فرانسیس هالزن برنده جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۶ شد

به گزارش تجارگستران ؛ جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۶ به فرانسیس هالزن، فیزیکدان بلژیکی و پژوهشگر دانشگاه ویسکانسین-مدیسن، اعطا شد. آکادمی سلطنتی علوم سوئد این جایزه را به دلیل مشارکت‌های تعیین‌کننده او در رصدخانه نوترینوی آیس‌کیوب و کشف نوترینوهای پرانرژی با منشأ اخترفیزیکی اهدا کرد. این دستاورد مسیر تازه‌ای برای مطالعه کیهان با استفاده از نوترینوها گشود.

جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۶ به چه کسی رسید؟

این جایزه به پاس مشارکت‌های تعیین‌کننده هالزن در شکل‌گیری و توسعه رصدخانه IceCube و کشف نوترینوهای پرانرژی با منشأ اخترفیزیکی به او تعلق گرفته است.

هالزن متولد سال ۱۹۴۴ در بلژیک است و در دانشگاه ویسکانسین-مدیسن آمریکا فعالیت می‌کند.

آیس‌کیوب چگونه نوترینوهای کیهانی را شناسایی می‌کند؟

ایده اصلی هالزن استفاده از یخ‌های قطب جنوب به عنوان محیطی برای شناسایی نوترینوهای پرانرژی بود. این ایده در نهایت به شکل‌گیری رصدخانه نوترینوی آیس‌کیوب انجامید؛ آشکارسازی که در حجمی حدود یک کیلومتر مکعب از یخ‌های قطب جنوب ساخته شده و به حسگرهای نوری مجهز است.

نوترینوها ذراتی هستند که برهم‌کنش بسیار اندکی با ماده دارند. به همین دلیل تعداد زیادی از آنها بدون ایجاد اثر قابل مشاهده از زمین و حتی بدن انسان عبور می‌کنند.

با این حال، در موارد بسیار نادر، یک نوترینو با هسته اتم برخورد می‌کند. چنین برهم‌کنشی می‌تواند نور ایجاد کند و حسگرهای نوری IceCube قادر به ثبت این نشانه هستند.

نوترینوها چه اطلاعاتی از اعماق کیهان ارائه می‌کنند؟

دانشمندان مدت‌هاست می‌دانند که برخی منابع کیهانی مانند شتاب‌دهنده‌های طبیعی ذرات می‌توانند ذراتی با انرژی بسیار بالا تولید کنند. با این حال، شناسایی دقیق منشأ و سازوکار فعالیت بسیاری از این منابع همچنان یکی از پرسش‌های مهم اخترفیزیک است.

نوترینوهای پرانرژی اهمیت ویژه‌ای دارند؛ زیرا برخلاف ذرات باردار، مسیر حرکت آنها تحت تأثیر میدان‌های مغناطیسی قرار نمی‌گیرد. همچنین این ذرات می‌توانند بدون برهم‌کنش‌های متعدد با ماده، مسافت‌های بسیار طولانی را طی کنند.

به همین دلیل، بررسی نوترینوها می‌تواند اطلاعاتی درباره محیط‌هایی در اختیار دانشمندان قرار دهد که تولیدکننده ذرات بسیار پرانرژی در کیهان هستند.

ایده فرانسیس هالزن برای شکار نوترینو در قطب جنوب

هالزن نخستین بار در سال ۱۹۸۸ ایده استفاده از یخ‌های قطب جنوب برای شناسایی نوترینوها را مطرح کرد.

در این روش، یخ شفاف قطب جنوب به عنوان محیط آشکارساز مورد استفاده قرار می‌گیرد. زمانی که نوترینو با هسته اتم برخورد می‌کند، ذرات ثانویه حاصل از این برهم‌کنش می‌توانند نور ایجاد کنند. حسگرهای نوری نصب‌شده در عمق یخ این نور را ثبت می‌کنند.

حجم بسیار زیاد یخ نیز اهمیت زیادی دارد؛ زیرا نوترینوهای کیهانی با انرژی بسیار بالا بسیار نادر هستند و برای ثبت تعداد کافی از رویدادها، به یک آشکارساز بسیار بزرگ نیاز است.

ساخت IceCube چه زمانی تکمیل شد؟

رصدخانه IceCube در قطب جنوب در حجمی حدود یک کیلومتر مکعب ساخته شده و ساخت آن در سال ۲۰۱۱ به پایان رسید.

پژوهشگران پس از آغاز فعالیت رصدخانه توانستند نوترینوهای پرانرژی را شناسایی کنند. در سال ۲۰۱۳ نیز کشف شار نوترینوهای اخترفیزیکی توسط IceCube اعلام شد. در ادامه، شواهدی از انتشار نوترینو از منابعی مانند کهکشان‌های TXS 0506+056 و NGC 1068 به دست آمد و در سال ۲۰۲۳ نیز IceCube از شناسایی نوترینوهای مربوط به کهکشان راه شیری خبر داد.

چرا کشف نوترینوهای پرانرژی اهمیت دارد؟

رصدخانه IceCube امکان مطالعه کیهان را از مسیر دیگری غیر از نور فراهم کرده است. به گفته مرکز IceCube، این پروژه به دانشمندان اجازه داده است ویژگی‌ها و منشأ نوترینوهای اخترفیزیکی پرانرژی، پرتوهای کیهانی و برخی پدیده‌های مرتبط با فیزیک فراتر از مدل استاندارد را بررسی کنند.

همکاری بین‌المللی IceCube شامل حدود ۴۵۰ دانشمند از ۵۸ مؤسسه در ۱۴ کشور است و پژوهش‌های آن همچنان ادامه دارد.

رصدخانه IceCube چه آینده‌ای دارد؟

نسخه ارتقایافته IceCube در سال‌های ۲۰۲۵ و ۲۰۲۶ در قطب جنوب نصب شد. این ارتقا با هدف کاهش آستانه انرژی و بهبود کالیبراسیون یخ انجام شده و قرار است توانایی پژوهشگران برای بازسازی جهت حرکت نوترینوها را افزایش دهد.

همچنین طرح IceCube-Gen2 به عنوان نسل بعدی این رصدخانه پیشنهاد شده است که حجم آرایه نوری آن حدود هشت برابر بزرگ‌تر خواهد بود و امکان مطالعه نوترینوهای اخترفیزیکی با انرژی‌های بالاتر را فراهم می‌کند.

نوبل فیزیک ۲۰۲۶ چه دستاوردی را مورد تقدیر قرار داد؟

محور اصلی این جایزه، استفاده از یک آشکارساز عظیم در یخ‌های قطب جنوب برای شناسایی نوترینوهای پرانرژی و فراهم کردن امکان مطالعه منابع دوردست کیهانی است.

آکادمی سلطنتی علوم سوئد، مشارکت‌های تعیین‌کننده هالزن در رصدخانه IceCube و کشف نوترینوهای پرانرژی با منشأ اخترفیزیکی را دلیل اعطای جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۶ اعلام کرده است.

جمع‌بندی

فرانسیس هالزن، فیزیکدان بلژیکی دانشگاه ویسکانسین-مدیسن، برنده جایزه نوبل فیزیک ۲۰۲۶ شد. این جایزه به دلیل نقش تعیین‌کننده او در شکل‌گیری رصدخانه IceCube و کشف نوترینوهای پرانرژی با منشأ اخترفیزیکی اهدا شده است؛ دستاوردی که امکان مطالعه برخی منابع پرانرژی کیهان با استفاده از نوترینوها را فراهم کرده است.