Nobelova nagrada za fiziko 2026

Po več kot treh desetletjih je letos Kraljeva švedska akademija znanosti Nobelovo nagrado za fiziko podelila enemu posamezniku in ne dvema ali trem. Letošnji nagrajenec je belgijski fizik Francis Halzen, ki je odigral ključno vlogo pri vzpostavitvi velikega detektorja nevtrinov na Antarktiki. Od leta 2011 IceCube Neutrino Observatory zaznava delce z najvišjo energijo, ki skozi Zemljo letijo vsak dan, a jih večinoma sploh ne opazimo.

Nevtrino je osnovni delec, katerega obstoj je leta 1930 predpostavil kasnejši Nobelovec Wolfgang Pauli, ko je razlagal beta razpad radioaktivnih jeder. Tedaj ga je sicer močno skrbelo, da si je izmislil delec, ki ga ne bo mogoče nikoli zaznati in s tem potrditi, a se je k sreči motil. Prve dokaze za obstoj nevtrinov sta leta 1956 priskrbela Clyde Cowan in Frederick Reines, za kar je slednji leta 1995 prejel tudi Nobelovo nagrado. Letošnji nagrajenec pa je našel način, da lahko zaznavamo tudi najbolj energetske nevtrine, ki letijo skozi Zemljo.

Ker nevtrini nimajo električnega naboja in so izjemno lahki, praktično ne interagirajo z okoliško snovjo, zato jih je tudi zaznati težko. Ne da bi opazili, naše telo vsako sekundo preleti na tisoče milijard nevtrinov, ki svojo pot nadaljujejo brez kakršnihkoli posledic. Veliko večino teh nevtrinov ustvari Sonce, ni pa to edini vir. Nevtrini nastajajo tudi drugod po vesolju, a so seveda pri nas redkejši. Nevtrini, ki nastajajo pri radioaktivnem razpadu na Zemlji ali v fuzijskih reakcijah na Soncu, imajo manj energije kot visokoenergijski nevtrini iz okolice črnih lukenj in drugih oddaljenih koncev vesolja.

Halzen je v 80. letih minulega stoletja razmišljal, da bi jih lahko zaznal v ledu na južnem tečaju. Zamisel je preprosta: če nevtrino interagira z jedrom atoma, nastanejo delci, ki potujejo hitreje od svetlobe v ledu, zato oddajajo svetlobo Čerenkova. Led je nadvse pripraven za tovrstne eksperimente, Antarktika pa idealno okolje: ni veliko motenj, raziskovalna postaja že stoji, ledu pa je na pretek. Led je precej boljši od vode, saj v njem načeloma ni živih organizmov, v globinah je stalna tema, radioaktivno ozadje je nizko, hkrati pa je trd in nudi podporo za ljudi, ki hodijo po njem. Rodila se je ideja za observatorij IceCube.

Preden so zgradili ogromen detektor, je Halzenova ekipa na Grenlandiji preverila, ali koncept deluje. Ko so dobili potrditev, so na Antarktiki začeli graditi predhodnika z imenom Amanda. Ta je bila sicer premajhna, zato so leta 2004 začeli graditi IceCube. Izkazalo se je, da so zgornje plasti ledu polne mehurčkov zraka in neprimerne, pod 1400 metri pa postane led izjemno čist in prosojen. Leta 2011 je bil IceCube zgrajen, v njem pa 5160 detektorjev svetlobe in 86 kablov. Leta 2013 so v IceCubu zaznali prve nevtrine, za katere so lahko potrdili, da res izvirajo izven Osončja.

Nevtrini so najboljši sli, ki prinašajo informacije iz različnih koncev vesolja. Medtem ko kozmične žarke, ki jih sestavljajo nabiti delci, uklanjajo magnetna polja, nevtrini letijo naravnost. Gama žarke lahko nekatere snovi absorbirajo, nevtrini pa večidel letijo skozi materijo, kot da je ni. Z analizo nevtrinov lahko znanstveniki gledajo v vesolje in ugotavljajo, kaj se dogaja v Soncu, v supernovah, črnih luknjah in drugod.

Nevtrinov je več vrst: elektronski, muonski in tauonski. Obnašajo se nekoliko drugače, zato je z njimi mogoče dobiti različne informacije. Elektronski nevtrini praviloma povzročijo kompaktno kaskado oziroma kroglast vzorec svetlobe, muonski nevtrini lahko ustvarijo dolg muonski tir, zato lahko določimo smer, od koder so prileteli, tauonski pa imajo lahko pri dovolj visoki energiji značilen dvojni blisk.