Во вторник 6 октября 2026 года в Стокгольме вручили вторую в «нобелевской неделе» премию — по физике. Премию в этот раз получил только один исследователь — Фрэнсис Хальцен (Francis Halzen) из университета Висконсина — Мэдисон за открытие высокоэнергетических космических нейтрино.
Официальная формулировка содержит два пункта, за которые лауреат удостоен премии 2026 года: «За решающий вклад в создание обсерватории нейтрино IceCube и открытие высокоэнергеических нейтрино астрофизического происхождения».
Фрэнсис Хальцен предложил использовать многокилометровые ледяные массивы в Антарктике как среду для улавливания космических нейтрино. Под его руководством вблизи Южного полюса возникла обсерватория IceCube — массив льда объёмом кубический километр, оснащённый детекторами светового излучения. Таким образом он стал одним из основоположников нового вида астрономии.
Обсерваторию начали строить в 2005 году, и она не появилась на пустом месте. На Южном полюсе находится астрономическая обсерватория Амундсена-Скотта, и её частью был предшественник IceCube — массив детекторов мюонов и нейтрино AMANDA (Antarctic Muon And Neutrino Detector Array). Он с 2005 года стал частью новой инфраструктуры.
Нейтрино впервые появились как гипотетический объект в 1930 году, и в теоретическую физику их ввёл Вольфганг Паули. За открытие нейтрино уже присуждали Нобелевскую премию — в 1956 году эти частицы обнаружили в первый раз, в качестве источника нейтрино использовался ядерный реактор недалеко от лаборатории. Тогда же стало понятно, что нейтрино — идеальный космический маркер: это излучение, не взаимодействия практически ни с чем и не имея массы, не отклоняется на пути, однозначно указывая направление на источник. Осталось только научиться их ловить из космоса. Премию за первое экспериментальное обнаружение нейтрино авторы получили только в 1995 году. Затем пришла очередь открытия нейтрино внеземного происхождения — от Солнца и затем — от более удалённых областей Галактики. В 1987 году на японском детекторе Kamiokande открыли поток нейтрино от взрыва Сверхновой из галактики Большое Магелланово Облако (Нобелевская премия 2002 года). Нобелевки за работы в области нейтринной физики присуждали часто, и перечисление их всех заняло бы достаточно много места.
Принципы улавливания нейтрино стандартны. Частица не имеет заряда и (предположительно) массы, движется со скоростью света и «почти» ни с чем не взаимодействует. Обнаружить её след можно только по редким актам взаимодействия с веществом на пути. Поэтому нейтринные детекторы должны представлять собой крупные массивы — например, льда или воды с детекторами, улавливающими единичные реакции с атомными ядрами вещества.
Популярным материалом нейтринных детекторов была толща воды толщиной в километры. В редких случаях, когда нейтрино из потока сталкивается с атомным ядром, возникает заряженная частица, которая продолжает двигаться в ту же сторону, что нейтрино. А эта частица уже способна излучать свет синего оттенка. Толща воды прозрачна, поэтому такое излучение можно зафиксировать. Здесь можно использовать как специальные водные резервуары, созданные под детекторы, так и природные массивы. Рассматривалась возможность в качестве детектора использовать толщу океанской воды. Например, не реализованный до конца проект DUMAND предполагал нейтринную обсерваторию на таком принципе на Гавайях. Затем возникла идея в качестве толщи материала обратиться к естественным ледяным массивам в Антарктике. Автор вдохновлялся и советским опытом — в 1980-х годах в научной среде СССР обсуждались планы использования радиодетекторов нейтрино на антарктической станции. При этом взаимодействие нейтрино со льдом должно было порождать электрическую вспышку, которая детектировалась бы именно в радиодиапазоне.
Размещение нейтринной обсерватории вблизи географического Южного полюса имеет много преимуществ. Там уже находится инфраструктура станции Скотт-Амундсен. Лёд в этом месте имеет более чем достаточную толщину, регион сейсмически устойчив, и, что важно, отсутствуют источники техногенных помех по соседству. Недостаток в том, что большую часть работы, требующей присутствия персонала, нужно выполнять во время короткого антарктического лета — с ноября по февраль.
IceCube была завершена в 2011 году и её рабочее вещество как раз занимает кубический километр льда. Во льду пробурены узкие скважины до глубин в километры, в которых размещаются детекторы. Достаточно скоро обсерватория зафиксировала первые высокоэнергетические нейтрино из космоса, и через несколько лет оказалось возможным объявить об открытии нейтрино высокой энергии из-за пределов Солнечной системы. На IceCube также в 2018 году открыли первые нейтрино из-за пределов Галактики с подтверждённым источником — галактикой-блазаром на расстоянии четырёх миллиардов световых лет.
