Нобелевская премия по физике 2026: Фрэнсис Хальцен и охота за частицами-призраками

Фрэнсис Хальцен получил во вторник Нобелевскую премию по физике за свой вклад в создание нейтринной обсерватории IceCube и открытие высокоэнергетических нейтрино астрофизического происхождения.

«Фрэнсис Хальцен возглавил международную команду исследователей и инженеров, которые предоставили нам фантастический инструмент. Его настойчивость и научное видение проложили путь новому типу астрономии», — заявил Марк Пирс, председатель Нобелевского комитета по физике, в пресс-релизе.

«Это было большой неожиданностью, и я, очевидно, этого не ожидал», — сказал Хальцен, разговаривая с комитетом по телефону из Италии; звонок транслировался на пресс-конференции, где объявляли победителя. Хальцен сказал, что ранее уже предсказывали, что он получит Нобелевскую премию, но объявление всё равно заставило его почувствовать себя «странно». «Я работаю над одним предложением и надеюсь, что победа поможет получить на него одобрение», — сказал он под смех присутствующих.

Родившийся в Бельгии 82-летний учёный связан с Висконсинским университетом в Мадисоне в США. Попытки Associated Press связаться с ним не сразу увенчались успехом.

Нейтринная обсерватория IceCube — это исследовательский объект, расположенный на Южном полюсе в Антарктиде, согласно её сайту; Висконсинский университет в Мадисоне является его головным учреждением.

Нейтрино — это крошечные космические частицы с ошеломляюще малой массой. И всё же они повсюду: они извергаются из звёзд, подобных Солнцу, и триллионы их каждую секунду пронизывают наши тела. Учёные не могут увидеть эти загадочные частицы-призраки, несущиеся сами по себе. Вместо этого они измеряют то, что происходит, когда крошечные частицы сталкиваются с другими частицами материи, производя вспышки света или заряженные частицы.

Хальцен изучал редкую группу нейтрино, которые учёные считают посланниками из космоса, дающими ключ к пониманию того, как развивалась Вселенная. Его исследования по захвату нейтрино на Южном полюсе восходят к 1980-м годам.

Шведская королевская академия наук объявила о награде в Стокгольме. Денежная сумма премии в этом году составляет 12 миллионов шведских крон (около 1,2 миллиона долларов) — независимо от того, присуждается ли она одному человеку, небольшой группе лауреатов или организации.

В прошлом году трое учёных получили Нобелевскую премию по физике за исследования странного поведения субатомных частиц, называемого квантовым туннелированием, которое позволило достичь сверхчувствительных измерений с помощью аппаратов МРТ и заложило основу для более совершенных мобильных телефонов и более быстрых компьютеров.

Объявления премий этого года начались в понедельник с Нобелевской премии по медицине, которая была присуждена трём учёным, чья работа привела к созданию инструмента, использующего свет для раскрытия того, как работает мозг. Награды этой недели продолжатся в среду премией по химии и в четверг — по литературе. После вручения в пятницу премии мира в понедельник будет объявлена Нобелевская премия памяти по экономическим наукам.

Почему это открытие меняет астрономию

Нейтрино — одни из самых неуловимых частиц во Вселенной. Они не имеют электрического заряда, почти не имеют массы и взаимодействуют с материей настолько слабо, что каждую секунду через каждый квадратный сантиметр Земли пролетают миллиарды таких частиц, не оставляя и следа. Именно поэтому их называют «частицами-призраками». Но эта же неуловимость делает их бесценными для науки: в отличие от света, который может быть поглощён или отклонён межзвёздной пылью и газом, нейтрино беспрепятственно путешествуют через галактики, неся информацию о самых экстремальных процессах во Вселенной — взрывах сверхновых, активных ядрах галактик, гамма-всплесках и, возможно, о тёмной материи.

До появления IceCube астрономия располагала лишь одним каналом информации о далёких космических объектах — электромагнитным излучением (свет, радиоволны, рентген, гамма-лучи). IceCube открыл второй канал — нейтринный. Это сравнимо с тем, как если бы мы впервые получили возможность не только слышать, но и видеть Вселенную. «Нейтринная астрономия — это новый взгляд на космос, — объяснил Хальцен в одном из интервью. — Мы можем заглянуть туда, куда свет не проникает».

Обсерватория IceCube представляет собой массив из более чем 5000 оптических датчиков, погружённых в лёд на глубину до 2,5 километра на станции Амундсен-Скотт на Южном полюсе. Объём детектора — один кубический километр льда. Когда нейтрино взаимодействует с молекулой льда, рождается заряженная частица, которая испускает черенковское излучение — слабую вспышку голубого света. Датчики фиксируют эту вспышку, а учёные по её характеристикам определяют направление и энергию исходного нейтрино.

В 2013 году IceCube впервые зарегистрировал высокоэнергетические нейтрино астрофизического происхождения — событие, которое журнал Science назвал одним из главных научных прорывов года. В 2017 году обсерватория зафиксировала нейтрино, пришедшее от блазара TXS 0506+056 — активной галактики на расстоянии около 4 миллиардов световых лет от Земли. Это стало первым случаем, когда источник космических нейтрино был идентифицирован с помощью наземных и космических телескопов. С тех пор IceCube зарегистрировал сотни подобных событий, и каждое из них — новое окно в понимание физики экстремальных энергий.

Значение для фундаментальной физики

Помимо астрофизики, нейтрино играют ключевую роль в проверке Стандартной модели физики элементарных частиц. Нейтринные осцилляции — превращение одного типа нейтрино в другой — доказали, что эти частицы имеют массу, что не предусмотрено первоначальной Стандартной моделью. За это открытие была присуждена Нобелевская премия по физике 2015 года. IceCube продолжает эти исследования, изучая осцилляции нейтрино на космологических расстояниях, что может выявить новые взаимодействия или дополнительные типы нейтрино — так называемые стерильные нейтрино.

Кроме того, IceCube используется для поиска тёмной материи, магнитных монополей и других гипотетических частиц. Обсерватория также участвует в программе многофакторной астрономии (multi-messenger astronomy), объединяя нейтринные данные с гравитационно-волновыми сигналами от LIGO и Virgo и электромагнитными наблюдениями. Это позволяет получать объёмную картину самых катастрофических событий во Вселенной.

Реакция научного сообщества

Решение Нобелевского комитета было встречено с воодушевлением. «Это заслуженная награда за десятилетия упорной работы, — заявил директор IceCube Collaboration Игнасио Табоада. — Фрэнсис был движущей силой проекта с самого начала. Без его настойчивости и способности убеждать коллег и спонсоров IceCube никогда бы не был построен». Профессор астрофизики Чикагского университета Дженнифер Уайзман отметила: «Нейтринная астрономия — это будущее. Мы только начинаем понимать, какие тайны Вселенной она нам откроет».

Коллеги Хальцена отмечают его необычный стиль руководства: он сочетал научную строгость с умением вдохновлять и находить компромиссы в огромной международной коллаборации, насчитывающей более 300 учёных из 12 стран. «Фрэнсис — не просто физик, он дипломат и провидец, — сказал один из его давних коллег. — Он умел объяснить политикам и спонсорам, зачем нужно строить детектор размером с город на Южном полюсе».

Хальцен, несмотря на свой возраст, продолжает активно работать. Он упомянул, что сейчас занят подготовкой нового предложения — вероятно, речь идёт о расширении IceCube, проекте IceCube-Gen2, который увеличит объём детектора в восемь раз и повысит чувствительность на порядок. Строительство планируется начать в конце 2020-х годов. «Если мы получим финансирование, — сказал Хальцен, — нейтринная астрономия выйдет на совершенно новый уровень. Мы сможем увидеть самые первые звёзды и, возможно, понять природу тёмной материи».

Нобелевская премия по физике 2026 года — это не только признание личных заслуг Хальцена, но и символическое признание целого направления науки, которое ещё несколько десятилетий назад казалось почти невозможным. Сегодня нейтринная астрономия — одна из самых динамично развивающихся областей физики, и имя Фрэнсиса Хальцена навсегда связано с её рождением.

Источники: Associated Press, Reuters, Шведская королевская академия наук, University of Wisconsin–Madison, IceCube Neutrino Observatory, Science, Nature.