Nobelovu cenu za fyziku získal Belgičan Francis Halzen

V utorok, 6. októbra, krátko predpoludním, oznámila generálna tajomníčka švédskej Kráľovskej akadémie vied Ellen Moonsová meno tohtoročného laureáta Nobelovej ceny za fyziku. Stal sa ním 82-ročný Belgičan Francis Halzen, pôsobiaci na Wisconsinskej univerzite v Madisone v USA. Ocenenie získal „za rozhodujúci prínos k Neutrínovému observatóriu IceCube a za objav vysokoenergetických neutrín astrofyzikálneho pôvodu“.

Halzenova práca položila základy nového typu astronómie. Jeho vizionárska myšlienka spočívala vo využití obrovského objemu antarktického ľadu ako detektora pre častice prichádzajúce z hlbín vesmíru.

Nepoľapiteľné častice s kľúčovými informáciami

Neutrína sú jedny z najzáhadnejších a najťažšie pozorovateľných častíc vo vesmíre. Sú extrémne ľahké – ich hmotnosť sa blíži nule a sú miliónkrát ľahšie než elektróny, ktoré samy patria k najľahším časticiam. Nemajú elektrický náboj, čo znamená, že len zriedka interagujú s hmotou a väčšinou ňou prechádzajú bez zastavenia.

+2 fotky

Slovensko sa dočkalo Nobelovej ceny. Priniesol ju fyzik, ktorý mení pohľad na základné fyzikálne jednotky

Na ilustráciu ich všadeprítomnosti a zároveň nepolapiteľnosti: každú sekundu prejde napríklad nechtom malíčka približne 65 miliárd neutrín, ktoré k nám doputovali zo Slnka. Tie kozmické, prichádzajúce zo vzdialených častí vesmíru, však pre vedcov predstavujú cenný zdroj informácií o extrémnych prostrediach, v ktorých vznikli.

Teleskop v ľadovej kocke

V 80. rokoch minulého storočia prišiel Francis Halzen s prelomovou myšlienkou: čistý antarktický ľad by mohol slúžiť ako ideálne prostredie na zachytávanie týchto neviditeľných častíc. Ak neutríno narazí na atómové jadro, vznikne nabitá častica, ktorá následne v ľade vyvolá krátky záblesk svetla. Tento záblesk je možné zachytiť pomocou citlivých optických senzorov.

Prvé pokusy s rozmiestňovaním svetelných senzorov do ľadu na južnom póle sa uskutočnili už v roku 1992. Predchodca dnešného observatória IceCube, experiment AMANDA, potvrdil, že antarktický ľad v hĺbkach okolo 1,4 kilometra je mimoriadne čistý a priehľadný, čo je kľúčové pre detekciu. Výzvou však ostávalo vytvoriť detektor s dostatočnou veľkosťou, aby dokázal zachytiť vzácne vysokoenergetické neutrína z kozmu.

Riešením sa stalo observatórium IceCube, čo v preklade znamená „ľadová kocka“. Tvorí ho 5160 optických senzorov, strategicky umiestnených na 86 kábloch. Tento gigantický detektor zaberá objem približne jedného kubického kilometra ľadu a jeho senzory sú uložené v hĺbke od 1450 do 2450 metrov pod povrchom.

Prečítajte si tiež

Štúdio 24: Nobelova cena za chémiu

Odhaľovanie tajomstiev vzdialeného vesmíru

Prelomový okamih nastal v roku 2013, keď vedci z projektu IceCube oznámili prvé dôkazy o zachytení vysokoenergetických neutrín kozmického pôvodu. Na rozdiel od elektricky nabitých častíc kozmického žiarenia, na neutrína nemajú vplyv magnetické polia. To znamená, že ich smer letu zostáva neovplyvnený, a tak môžu vedcom priamo ukázať miesto, odkiaľ pochádzajú. Táto vlastnosť je mimoriadne cenná pre určovanie vzdialených zdrojov vo vesmíre.

Vďaka observatóriu IceCube sa už podarilo identifikovať niekoľko možných zdrojov kozmických neutrín. Medzi ne patrí napríklad galaxia NGC 1068, známa aj pod označením M77. IceCube tiež zaznamenal prítomnosť vysokoenergetických neutrín prichádzajúcich z oblasti Mliečnej cesty.

Budúcnosť neutrínovej astronómie

Vedecký výskum v tejto oblasti pokračuje vpred. Na južnom póle sa už v súčasnosti pripravuje rozšírenie observatória IceCube-Gen2, ktoré bude využívať ešte rozsiahlejší objem, približne osem kubických kilometrov antarktického ľadu. Zároveň vznikajú aj ďalšie neutrínové teleskopy na severnej pologuli, väčšinou umiestnené vo vodnom prostredí, čo svedčí o rastúcom význame neutrínovej astronómie pre naše chápanie vesmíru.