2026 metų Nobelio fizikos premija spalio 6 dieną paskirta JAV dirbančiam belgų fizikui Francisui Halzenui. Įvertintas jo lemiamas indėlis kuriant Antarktidoje veikiančią „IceCube“ observatoriją ir atrandant didelės energijos kosminius neutrinus. Šis pasiekimas suteikė mokslininkams galimybę tyrinėti Visatos vietas ir vyksmus, apie kuriuos vien šviesa negali papasakoti.
Kauno technologijos universiteto Matematikos ir gamtos mokslų fakulteto Fizikos katedros docentas dr. Benas Gabrielis Urbonavičius aiškina, kad neutrinai yra labai mažos, elektros krūvio neturinčios dalelės. Jų gausu aplink mus, tačiau su medžiaga jos sąveikauja taip retai, kad gali perskrosti žmogaus kūną ar net visą Žemę beveik nesąveikaudamos.
Mokslininkams ši savybė yra ir didžiausia kliūtis, ir didžiausias privalumas: neutrinus nepaprastai sunku aptikti, tačiau jie gali atnešti žinių iš tokių Visatos vietų, iš kurių kitokie spinduliai ar dalelės mūsų pasiekti negali.
Pasak B. G. Urbonavičiaus, galima įsivaizduoti už storos užuolaidos vykstantį vaidinimą. Jo nematome, tačiau girdėdami garsus galėtume suprasti bent dalį to, kas vyksta. Panašiai neutrinai papildo teleskopais gaunamas žinias.
Jie gali ištrūkti iš tankių kosminių aplinkų, o jų trajektorijų neveikia magnetiniai laukai, kaip elektringųjų dalelių. Todėl aptikto neutrino judėjimo kryptis gali padėti mokslininkams ieškoti jo šaltinio.
Teleskopas, padarytas iš ledo
F. Halzeno sumanymas buvo neįprastas – panaudoti Pietų ašigalio ledą kaip milžiniško dalelių detektoriaus medžiagą. Šią mintį jis pristatė dar 1988 metais, o jai įgyvendinti prireikė tarptautinės mokslininkų ir inžinierių komandos.
Pagrindinį „IceCube“ detektorių sudaro maždaug kubinis kilometras Antarktidos ledo. Jame pusantro–pustrečio kilometro gylyje įrengta daugiau kaip 5000 šviesai jautrių detektorių.
Retkarčiais neutrinas sąveikauja su ledo medžiaga ir sukuria kitas daleles. Judėdamos jos skleidžia silpną šviesą, kurią užfiksuoja jutikliai. Pagal tai, kur, kada ir kiek šviesos užregistruota, mokslininkai gali įvertinti neutrino energiją ir nustatyti kryptį, iš kurios jis atkeliavo.
2013 metais „IceCube“ komanda paskelbė aptikusi 28 didelės energijos įvykius, suteikusius pirmuosius tvirtus tokios energijos kosminių neutrinų įrodymus. Jų visumos nebuvo galima paaiškinti vien įprastais Žemės atmosferoje vykstančiais vyksmais.
B. G. Urbonavičius atkreipia dėmesį, kad Nobelio premija skirta ne už pačių neutrinų atradimą, o už jų panaudojimą Visatai tirti.
2022 metais „IceCube“ aptiko įrodymų, kad didelės energijos neutrinus skleidžia aktyvi galaktika NGC 1068. Jos centre esančią juodąją skylę supanti medžiaga dalį ten vykstančių reiškinių slepia nuo įprastų stebėjimo priemonių. Neutrinai leidžia pažvelgti ir į šią kitais būdais sunkiai matomą aplinką.
Greitesni stebėjimai ir tikslesni įrankiai
Norint retą ir vertingą signalą atskirti nuo daugybės kitų matavimų, reikia itin veiksmingų duomenų analizės būdų. Todėl „IceCube“ komanda nuolat juos tobulina.
2021 metais pristatytas mašininio mokymosi metodas vieną dalelių signalų atkūrimo užduotį leido atlikti maždaug 100 tūkst. kartų greičiau negu ankstesniais metodais. Kai kuriais atvejais pagerėjo ir rezultatų tikslumas.
Tačiau, kaip pabrėžia KTU mokslininkas, šio pasiekimo nereikėtų pristatyti kaip jau sukurto naujo medicinos aparato ar atradimo, kuris netrukus atpigins elektrą.
„IceCube“ neutrinus naudoja kaip žinių nešėjus. Šio atradimo nauda šiandien – nauji Visatos stebėjimai, geresni matavimo ir skaičiavimo būdai bei galimybė patikrinti anksčiau sunkiai patikrinamas mokslines idėjas.
