Ֆրենսիս Հալցենը 2026 թվականի ֆիզիկայի Նոբելյան մրցանակը ստացել է IceCube աստղադիտարանի ստեղծման մեջ ունեցած առանցքային ներդրման և աստղաֆիզիկական ծագման բարձր էներգիայի նեյտրինոների հայտնաբերման համար։ Հարավային բևեռի սառույցի խորքում տեղակայված դետեկտորը հնարավորություն տվեց դիտարկել մասնիկներ, որոնք գրեթե անարգել հատում են Տիեզերքը և տեղեկություն են բերում ամենահզոր տիեզերական գործընթացների մասին։

Նեյտրինոներին պատահական չէ, որ անվանում են «ուրվական մասնիկներ». այս մասնիկներից հարյուրավոր տրիլիոնները յուրաքանչյուր վայրկյան անցնում են մարդու մարմնի միջով՝ գրեթե չփոխազդելով նյութի հետ։ Հենց այս հատկությունն է, որ նեյտրինոները միաժամանակ դարձնում է Տիեզերքի մասին տեղեկատվության եզակի աղբյուր և դրանց հայտնաբերումը վերածում չափազանց բարդ խնդրի, գրում է Space.com-ը։

Մասնիկներ, որոնք անցնում են Երկրի միջով

Նեյտրինոները Տիեզերքում ամենատարածված մասնիկներից են։ Քանակով նրանց գերազանցում են միայն ֆոտոնները, այսինքն՝ լույսի մասնիկները։ Սակայն, ի տարբերություն լույսի, նեյտրինոները գրեթե չեն փոխազդում շրջապատող նյութի հետ։

Դրանք չունեն էլեկտրական լիցք, դրանց զանգվածը չափազանց փոքր է, և դրանք շարժվում են գրեթե լույսի արագությամբ։ Այդ պատճառով նեյտրինոները կարող են անցնել հսկայական հեռավորություններ՝ գրեթե չշեղվելով և էներգիա չկորցնելով։

Սա դրանք դարձնում է յուրատեսակ տիեզերական պատգամաբերներ։ Հզոր աստղաֆիզիկական օբյեկտից եկող լույսը դեպի Երկիր ճանապարհին կարող է կլանվել, ցրվել կամ շեղվել։ Նեյտրինոները շատ ավելի լավ են պահպանում տեղեկությունը աղբյուրի մասին։

Հատկապես հետաքրքիր են բարձր էներգիայի նեյտրինոները։ Համարվում է, որ դրանք ծնվում են չափազանց հզոր տիեզերական գործընթացներում, որոնք գործում են որպես մասնիկների հսկայական արագացուցիչներ։ Եթե հաջողվում է գրանցել նման նեյտրինո, գիտնականները հնարավորություն են ստանում ուսումնասիրելու այնպիսի գործընթացներ, որոնք անհնար է վերարտադրել Երկրի վրա։

Խնդիրն այն է, որ նեյտրինոների մեծ մասը դետեկտորների միջով անցնում է նույնքան հեշտ, որքան մարդու մարմնի միջով։

Սովորական աստղադիտակի փոխարեն՝ միլիարդ տոննա սառույց

1988 թվականին Հալցենը առաջարկեց նեյտրինոների որոնման համար օգտագործել Հարավային բևեռի սառույցը։ Գաղափարն այն էր, որ թափանցիկ սառույցի հսկայական ծավալը վերածվի դետեկտորի։

Հարավային բևեռը նման փորձի համար հարմար վայր էր։ Այնտեղ չկան ֆոնային ճառագայթման սովորական աղբյուրներ, իսկ զգալի սեյսմիկ ակտիվության բացակայությունը նպաստավոր պայմաններ է ստեղծում չափումների համար։

Արդյունքում ստեղծվեց IceCube աստղադիտարանը՝ մոտ 1 խորանարդ կիլոմետր ծավալ ունեցող հսկայական դետեկտոր։ Անտարկտիկական սառույցի հաստ շերտում տեղադրվեցին հազարավոր լուսային սենսորներ։

Իրեն՝ նեյտրինոն, գիտնականները չեն տեսնում։ Երբեմն այն, այնուամենայնիվ, բախվում է սառույցի ատոմին և առաջացնում երկրորդային լիցքավորված մասնիկ։ Իսկ այդ մասնիկը, իր հերթին, առաջացնում է լույսի կարճ փայլատակում։ Այդ փայլատակումների միջոցով IceCube-ը վերականգնում է սկզբնական նեյտրինոյի ուղղությունն ու էներգիան։

Այսպես ստացվում է յուրատեսակ աստղադիտակ, որը հետևում է ոչ թե լույսին, այլ մոլորակի միջով անցնող մասնիկներին։

Առաջին տիեզերական նեյտրինոները

IceCube-ի տվյալների հավաքագրումը սկսվել էր դեռ 2005 թվականին, իսկ աստղադիտարանը ամբողջությամբ կառուցվեց մինչև 2011 թվականը։

2011 թվականի օգոստոսին և 2012 թվականի հունվարին հետազոտողները գրանցեցին մասնիկներ, որոնք ստացել էին ոչ պաշտոնական Bert և Ernie անունները։ Դրանք դարձան այս եղանակով հայտնաբերված աստղաֆիզիկական ծագման նեյտրինոների գոյության առաջին վկայությունը։

2013 թվականի նոյեմբերին գիտնականները հայտարարեցին ևս 26 աստղաֆիզիկական նեյտրինոյի գրանցման մասին։ Սա կարևոր հաստատում դարձավ այն բանի, որ IceCube-ը կարող է հայտնաբերել Արեգակնային համակարգի սահմաններից դուրս եկած մասնիկներ։

Այսպես ծնվեց աստղագիտության նոր ուղղություն՝ նեյտրինո աստղագիտությունը։ Ի տարբերություն ավանդական աստղադիտակների՝ այն հնարավորություն է տալիս ուսումնասիրել Տիեզերքը մասնիկների օգնությամբ, որոնք կարող են Երկիր հասնել անմիջապես ամենահզոր տիեզերական իրադարձությունների շրջաններից։

Ինչու է սա փոխում Տիեզերքի մասին պատկերացումները

Մինչ նման դետեկտորների հայտնվելը գիտնականները տիեզերական օբյեկտները հիմնականում դիտում էին էլեկտրամագնիսական ճառագայթման միջոցով՝ ռադիոալիքներից մինչև գամմա-ճառագայթներ։ Նեյտրինոները տալիս են տեղեկատվության ևս մեկ ալիք։

Դրանց առանձնահատկությունը հատկապես կարևոր է ծայրահեղ օբյեկտների և գործընթացների ուսումնասիրության ժամանակ։ Մասնիկը կարող է լքել այն շրջանը, որտեղ տեղի է ունենում մասնիկների հզոր արագացում, անցնել տիեզերական տարածության և Երկրի միջով և միայն հազվադեպ դեպքերում բախվել IceCube-ի ներսում գտնվող ատոմին։

Հենց այդ պատճառով յուրաքանչյուր բարձր էներգիայի նեյտրինոյի հայտնաբերումը կարող է արժեքավոր լինել։ Դա հնարավորություն է տալիս կապել գրանցված մասնիկը հեռավոր տիեզերական աղբյուրների հետ և աստիճանաբար հասկանալ, թե որտեղ և ինչպես են Տիեզերքում առաջանում ծայրահեղ էներգիաների մասնիկներ։

«Ֆրենսիս Հալցենը ղեկավարել է հետազոտողների և ինժեներների միջազգային թիմ, որոնք ստեղծել են ֆանտաստիկ գործիք»,- նշել է ֆիզիկայի Նոբելյան կոմիտեի նախագահ Մարկ Փիրսը։ Նրա խոսքով՝ Հալցենի համառությունն ու գիտական տեսլականը ճանապարհ են հարթել աստղագիտության նոր տեսակի համար։

IceCube-ը շարունակում է հավաքել տվյալներ։ Իսկ դա նշանակում է, որ գիտնականները հնարավորություն են ստանում որոնել նոր բարձր էներգիայի նեյտրինոներ և դրանց հետ կապված տիեզերական երևույթներ, այդ թվում՝ նաև այնպիսիք, որոնց մասին առայժմ նույնիսկ չգիտեն։