Головна наукова інтрига осені: хто отримав Нобелівську премію з фізики у 2026 році

Хто отримав Нобелівську премію з фізики 2026 року

Цього року премію вручили Френсісу Голзену за "вирішальний внесок у Нейтринну обсерваторію IceCube та відкриття високоенергетичних нейтрино астрофізичного походження", пише 24 Канал.

Френсіс Голзен народився 23 березня 1944 року в Тінені, Бельгія. Наразі він працює в Університеті Вісконсина-Медісон. Гальзен – бельгійсько-американський фізик, який працює на перетині фізики елементарних частинок, астрофізики та космології. Він здобув ступінь магістра у 1966 році та докторський ступінь у 1969 році в Католицькому університеті Левена.

Френсіс Голзен / Фото UW-Madison

У 1971 році Гальзен приїхав до Університету Вісконсина-Медісон як дослідник, спочатку плануючи провести там лише шість місяців, але зрештою залишився працювати в університеті на десятиліття. Нині він має звання Vilas Research Professor і Gregory Breit Distinguished Professor, а також є головним дослідником IceCube. Його наукові інтереси охоплюють фізику частинок, астрофізику та космологію.

Ключовою справою наукової кар'єри Холзена стало створення нейтринної обсерваторії IceCube. Ще в середині 1980-х років він почав досліджувати можливість використання нейтрино для астрономічних спостережень, а з 1987 року працював над експериментом AMANDA – попередником IceCube. 

Ідея полягала в тому, щоб перетворити величезний масив прозорого антарктичного льоду на детектор нейтрино. Після успіху AMANDA розпочалося будівництво IceCube, завершене у 2010 році. Обсерваторія стала першим нейтринним телескопом кілометрового масштабу і дозволила вперше надійно зареєструвати високоенергетичні нейтрино, що прибувають із-за меж Чумацького Шляху. 

Подальші спостереження допомогли пов'язати такі частинки з активними галактиками та надмасивними чорними дірами, а також започаткували новий напрям астрономії – дослідження Всесвіту за допомогою нейтрино.

Саме за внесок у цю галузь Гальзен отримав численні міжнародні нагороди, в тому числі й Нобелівську премію. Йому також належать:

• Балзанська премія з астрофізики 2015 року.
• Премія Понте-Корво 2018 року.
• Премія Йода 2019 року.
• Премія Бруно Россі.
• Премія імені Хомі Бхабхи у 2021 році.

У 2024 році його обрали членом Національної академії наук США, а у 2026 році він отримав медаль Американського фізичного товариства за виняткові досягнення в дослідженнях – одну з найвищих нагород товариства. 

Гальзен є автором понад тисячі наукових публікацій і співавтором підручника "Quarks and Leptons", присвяченого сучасній фізиці елементарних частинок.

Френсіс Голзен / Фото Лео Рамос Чавес

Що таке нейтринна обсерваторія IceCube

IceCube Neutrino Observatory – одна з найнезвичайніших астрономічних обсерваторій на Землі. Вона розташована не на поверхні, а всередині антарктичного льоду поблизу Південного полюса. Детектор займає приблизно 1 кубічний кілометр льоду на глибині від 1 450 до 2 450 метрів. У ньому встановлено 5 160 цифрових оптичних модулів, розподілених на 86 вертикальних гірляндах. Кожен модуль містить фотопомножувач, який реєструє надзвичайно слабкі спалахи світла.

Принцип роботи IceCube ґрунтується на надзвичайно рідкісній взаємодії нейтрино з речовиною. Саме нейтрино майже неможливо безпосередньо побачити: воно не має електричного заряду і дуже слабко взаємодіє з матерією. Коли нейтрино все ж стикається з атомним ядром у льоду, в результаті реакції можуть виникати заряджені частинки, зокрема мюони. Рухаючись крізь лід зі швидкістю, близькою до швидкості світла, вони породжують черенковське випромінювання – слабке блакитне світіння. Його фіксують оптичні модулі IceCube, а за часом прибуття світла та розташуванням спрацювань дослідники відновлюють напрямок і енергію частинки.

Антарктичний лід у цьому випадку фактично виконує роль величезного детектора. Над поверхнею також працює комплекс IceTop, а всередині основного масиву розташований щільніший детектор DeepCore. IceCube одночасно використовується для дослідження властивостей самих нейтрино, космічних променів і процесів, що відбуваються в найекстремальніших об'єктах Всесвіту. 

Основна особливість обсерваторії полягає в тому, що вона дає змогу вивчати космос не за допомогою електромагнітного випромінювання, а за допомогою частинок, які долітають до Землі практично без змін.

Що таке високоенергетичні нейтрино астрофізичного походження

Нейтрино, які реєструє IceCube, мають різне походження. Значна частина виникає в атмосфері Землі під час взаємодії космічних променів з атомами. Однак особливий інтерес становлять нейтрино з енергіями понад 100 ТеВ, які приходять з-за меж Сонячної системи. У 2013 році IceCube повідомила про перше переконливе спостереження такого астрофізичного компонента нейтринного потоку, започаткувавши новий напрям – нейтринну астрономію.

Високоенергетичні нейтрино особливо цінні для астрофізиків через спосіб їхнього поширення. На відміну від заряджених космічних променів, вони не відхиляються магнітними полями, тому напрямок їхнього руху зберігає інформацію про місце народження. 

Крім того, нейтрино можуть проходити крізь надзвичайно щільну матерію, яка блокує або змінює електромагнітне випромінювання. Тому такі частинки здатні винести інформацію буквально з центральних областей активних галактик, де відбуваються найпотужніші процеси прискорення частинок.

Одним із найважливіших результатів IceCube стало виявлення нейтрино IceCube-170922A 22 вересня 2017 року. Воно прийшло з напрямку блазара TXS 0506+056 – активного ядра далекої галактики, у центрі якої розташована надмасивна чорна діра. Приблизно в той самий період астрономи зафіксували потужний спалах гамма-випромінювання від цього об'єкта. Подальші спостереження за участю численних наземних і космічних телескопів створили переконливий зв'язок між блазаром і високоенергетичним нейтрино.

Ще цікавішим стало дослідження архівних даних IceCube. Аналіз спостережень за 2008 – 2017 роки показав надлишок нейтрино з напрямку TXS 0506+056 у період із вересня 2014 року до березня 2015 року. Це означало, що джерело могло випромінювати нейтрино не лише під час спалаху 2017 року.

Іншим важливим джерелом стала галактика NGC 1068, або Мессьє 77, розташована приблизно за 47 мільйонів світлових років від Землі. У 2022 році IceCube повідомила про статистично значущі докази високоенергетичного нейтринного випромінювання з її напрямку. Це активна галактика, центральна область якої прихована від прямого спостереження значною кількістю речовини. IceCube накопичила близько 80 нейтрино тераелектронвольтних енергій, пов'язаних із NGC 1068, що зробило її одним із найважливіших об'єктів для розвитку нейтринної астрономії.

Водночас науковці досі не знають усіх джерел астрофізичних нейтрино. Дані IceCube вказують, що їх можуть виробляти різні типи космічних об'єктів і процесів, зокрема активні галактичні ядра, блазари та інші потужні прискорювачі космічних променів. Саме тому IceCube працює не ізольовано: виявлення особливо енергійного нейтрино може автоматично запускати спостереження в інших діапазонах електромагнітного спектра. 

Так формується мультимесенджерна астрономія, у якій одне космічне явище досліджують одночасно за допомогою нейтрино, гамма-променів, рентгенівського, оптичного та радіовипромінювання.

Від заповіту винахідника до головної нагороди світу

Історія цієї відзнаки розпочалася наприкінці 19 століття. Шведський хімік та винахідник Альфред Нобель у своєму заповіті 1895 року розпорядився спрямувати 94 відсотки своїх статків на фінансування премій. 

Першу нагороду з фізики вручили у 1901 році Вільгельму Рентгену за відкриття випромінювання. Відтоді премію присуджували 119 разів за видатні дослідження у квантовій механіці, астрофізиці та ядерній фізиці.

За вибір переможців відповідає Шведська королівська академія наук. Лауреати отримують золоту медаль, диплом та грошову винагороду. Станом на останні роки ця сума становить 11 мільйонів шведських крон, що дорівнює приблизно 1 мільйону євро. Церемонія нагородження завжди проходить 10 грудня у Стокгольмі в річницю смерті засновника.

Тріумфатори минулих років та їхній внесок у науку

У 2025 році найвищу наукову нагороду здобули американські дослідники Джон Кларк, Мішель Деворе та Джон Мартініс. Вони провели серію експериментів з надпровідними схемами та довели існування квантових ефектів у макроскопічних системах.

Роком раніше, у 2024 році, премію присудили Джону Гопфілду та Джеффрі Гінтону. Науковці використали інструменти фізики для розробки методів, які стали основою сучасного машинного навчання та штучного інтелекту.

У 2023 році лауреатами стали П'єр Агостіні, Ференц Краус та Анн Л'Юйє. Вони розробили експериментальні методи, які створюють надзвичайно короткі аттосекундні імпульси світла для вивчення руху електронів у матерії.