Nobel za fiziku 2026 pripao je Francisu Halzenu, fizičaru koji je u ledu Antarktika napravio detektor za neuhvatljive čestice zvane neutrini. Nagrada je objavljena 6. oktobra, a te čestice se često zovu „duhovi“ jer bez traga prolaze kroz planete, zidove i ljude. Ispod je priča o tome šta su one, kako se uopšte hvataju i zašto je jedna ogromna ledena kocka važna za astronomiju.
Ko je dobio nagradu i za šta
Halzen je teorijski fizičar rođen u Belgiji 1944. godine. Veći deo karijere proveo je u američkom Srednjem zapadu, na Univerzitetu Viskonsin u Medisonu (University of Wisconsin-Madison). Nagrada mu je dodeljena za odlučujući doprinos opservatoriji IceCube i otkriće neutrina visoke energije koji potiču iz svemira.
Svoju viziju o hvatanju neutrina na Južnom polu prvi put je predstavio 1988. godine. Sam priznaje da je imao sreće. Kad je projekat počeo, svi su mislili da je ideja možda dobra, ali je malo ko verovao da će uspeti, uključujući i njega samog. Pred novinarima je rekao da je to bila avantura u kojoj uspeh nije bio zagarantovan.
Ima tu i jedan istorijski detalj. Prvi put od 1992. Nobelovu nagradu za fiziku dobija samo jedna osoba. Ričard Ficdžerald (Richard Fitzgerald), urednik časopisa Physics Today, kaže da je za izgradnju bio potreban tim od stotina ljudi, ali da je sve počelo od jednog čoveka. Nagrada iznosi 12 miliona švedskih kruna, oko 1,2 miliona dolara.
Šta su neutrini i zašto ih zovu duhovima
Neutrin je elementarna čestica bez električnog naboja i sa sićušnom masom. Ime mu to i kaže: „neutralan“ plus nastavak „-ino“ za nešto malo. Dugo se mislilo da mase uopšte nema. Danas se zna da je ima, ali je ona mnogo manja nego kod drugih poznatih čestica koje imaju masu.
Neutrin ne učestvuje u elektromagnetnoj ni u jakoj interakciji, a gravitacija na tako maloj masi jedva deluje. Zato obično prolazi kroz običnu materiju bez ikakvog primetnog efekta. Brojke su zapanjujuće. Na površini Zemlje kroz svaki kvadratni centimetar svake sekunde prođe oko 65 milijardi neutrina sa Sunca. Kroz ljudsko telo, kako navodi Smithsonian, svake sekunde prođe oko 100 biliona neutrina. Isto se dešava u Beogradu, Novom Sadu, Nišu i bilo gde drugde, a vi to nikad ne osetite.
Nastaju u raznim procesima: pri radioaktivnom raspadu, u jezgru zvezda, u nuklearnim reaktorima, u supernovama. Većina neutrina koje beležimo na Zemlji dolazi iz nuklearnih reakcija u Suncu.
Postoje u tri „ukusa“: elektronski, mionski i tau neutrino. Dok putuju, menjaju ukus. Neutrin koji je nastao kao elektronski u udaljenom detektoru može da se pokaže kao mionski ili tau.
Ime koje je počelo kao šala
Postojanje te čestice prvi je pretpostavio Volfgang Pauli (Wolfgang Pauli) 1930. godine. Hteo je da objasni kako se pri beta raspadu čuvaju energija, impuls i spin. Nazvao ju je „neutron“. Kad je Džejms Čedvik (James Chadwick) 1932. otkrio mnogo masivniju neutralnu česticu i dao joj isto ime, nastala je zbrka. Italijanski fizičar Eduardo Amaldi tada je u razgovoru sa Enrikom Fermijem u Rimu u šali predložio reč „neutrino“, otprilike „mali neutralni“. Fermi ju je uveo u naučni rečnik.
Zašto lov na neutrine ide u led Južnog pola
Sunčeve neutrine nije lovio Halzen. IceCube traga za onima mnogo većih energija, koji nastaju u nasilnim procesima daleko izvan Sunčevog sistema: u udaljenim galaksijama, pri eksplozijama zvezda i u okolini džinovskih crnih rupa.
Ti neutrini su zanimljivi iz dva razloga. Prvo, prolaze kroz guste oblasti kroz koje svetlost teško prodire. Drugo, nemaju naboj, pa ih magnetna polja ne skreću. Zato pravac iz kog stignu pokazuje nazad ka izvoru. Naučnici ih zbog toga zovu kosmičkim glasnicima.
Ima i problem: neutrin se retko sudari sa bilo čim, pa je potrebna ogromna zapremina materijala da bi se uhvatilo makar nekoliko. Halzenovo rešenje bio je prirodni ledeni pokrivač Antarktika. Ako se zabušite dovoljno duboko, led je potpuno mračan. Uz to, tamo nema smetnji od velikih životinja, nivo radioaktivnih materija je nizak i nema zemljotresa.
Kako IceCube zapravo hvata neutrine
IceCube je kubni kilometar leda sa 5.160 senzora svetlosti. Senzori su raspoređeni na vertikalnim kablovima spuštenim kroz 86 bušotina. Na svakom kablu je po 60 modula, na dubinama između 1.450 i 2.450 metara. Rupe su topljene mlazom vruće vode.
Bušenje je moglo da se radi samo tokom antarktičkog leta, od novembra do februara, kad stalna dnevna svetlost omogućava rad 24 sata. Gradnja je počela 2005, a završena je krajem 2010. godine. Projekat je koštao 279 miliona dolara.
Princip detekcije ide ovako:
- Ogromna većina neutrina prođe kroz led bez ikakve reakcije.
- Povremeno neutrin udari u atomsko jezgro i stvori brze naelektrisane čestice.
- Te čestice jure kroz led brže od svetlosti u tom ledu i pritom daju plavi sjaj (Čerenkovljevo zračenje). Fizičari to porede sa udarnim talasom aviona koji leti brže od zvuka.
- Osetljivi senzori beleže bljesak, a po obrascu i vremenu svetlosti procenjuje se iz kog pravca je neutrin stigao.
Na površini glečera nalazi se i niz detektora IceTop. Pomaže u razlikovanju signala: ako se mion zabeleži kroz IceTop, zna se da ne potiče od neutrina koji je reagovao u ledu.
Šta je do sada otkriveno i šta sledi
Prve dokaze o neutrinima visoke energije koji stižu izvan Sunčevog sistema saradnja je objavila 2013. godine. Halzen je tada rekao da je lepo konačno videti ono što su tražili i nazvao to zorom nove ere astronomije. Od tada su usledila opažanja neutrina iz našeg Mlečnog puta i iz još nekoliko drugih galaksija.
Rekord po energiji drži neutrin zabeležen 2023. godine u opservatoriji u Sredozemnom moru, kod Sicilije: 220 miliona milijardi elektronvolti.
IceCube i dalje radi. Februara 2026. objavljeno je da je uspešno postavljena prva veća nadogradnja posle 15 godina: pet gušće raspoređenih kablova u donjem delu detektora, sa više od 600 novih senzora. Dva nova tipa senzora imaju dva do tri puta veću osetljivost od postojećih. Pod antarktički led spuštena su i dva seizmometra, najdublja na svetu. Postoje i planovi da se opservatorija proširi na osam kubnih kilometara leda, ali su još u procesu odobravanja.
Mark Pirs (Mark Pearce), predsednik Nobelovog komiteta za fiziku, rekao je da su Halzenova upornost i naučna vizija otvorile put novoj vrsti astronomije. U prevodu, svemir više ne posmatramo samo svetlošću, nego imamo još jedan način da ga „vidimo“.
Ako vas zanima kojim sve sredstvima čovečanstvo istražuje kosmos, pročitajte i naš tekst o 8 najvažnijih misija u svemiru, a za vizuelni doživljaj pogledajte najlepše slike svemira.
A vi, da li biste prihvatili posao u opservatoriji usred ledene pustinje Južnog pola, gde je pola godine sve mračno? Podelite svoje mišljenje u komentarima.
