Giải Nobel Vật lý 2026 vinh danh "cha đẻ" Đài quan sát neutrino IceCube - GS Francis Halzen
Ngày 6/10/2026, Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển đã công bố trao Giải Nobel Vật lý năm 2026 cho GS. Francis Halzen “vì những đóng góp mang tính quyết định cho Đài quan sát neutrino IceCube và việc phát hiện các neutrino năng lượng cao có nguồn gốc từ các thiên thể”.
GS. Francis Halzen sinh năm 1944, là nhà vật lý người Mỹ gốc Bỉ. Ông hiện là giáo sư tại Đại học Wisconsin-Madison (Mỹ), đồng thời là nhà khoa học chủ trì dự án Đài quan sát neutrino IceCube.
Từ ý tưởng sử dụng lớp băng tại Nam Cực để phát hiện neutrino, GS. Francis Halzen đã góp phần dẫn dắt quá trình xây dựng IceCube - đài quan sát sử dụng 1 km3 băng được trang bị các cảm biến ánh sáng. Tầm nhìn và vai trò lãnh đạo khoa học của ông trong dự án này đã giúp biến môi trường tự nhiên đặc biệt này thành công cụ nghiên cứu vũ trụ.
Neutrino - những hạt mang thông tin từ vũ trụ xa xôi
Neutrino, một loại hạt hạ nguyên tử cơ bản, không mang điện tích, có khối lượng cực nhỏ và di chuyển với tốc độ gần bằng tốc độ ánh sáng, hiện diện ở khắp nơi nhưng rất khó phát hiện. Chúng có thể xuyên qua Trái đất và cơ thể con người mà chúng ta không nhận thấy. Chỉ trong những trường hợp rất hiếm, neutrino mới tương tác với hạt nhân nguyên tử, tạo ra tín hiệu mà các thiết bị phù hợp có thể ghi nhận.
Từ lâu, các nhà khoa học đã biết rằng vũ trụ chứa những “máy gia tốc hạt” tự nhiên, có khả năng phát ra các hạt với năng lượng cao tới một triệu lần mức đạt được trong các phòng thí nghiệm trên Trái đất. Tuy nhiên, bản chất, vị trí và những quá trình diễn ra bên trong các nguồn phát này vẫn còn nhiều điều chưa được làm sáng tỏ.
Neutrino năng lượng cực cao được tạo ra trong cùng môi trường với các loại hạt khác. Nhờ khả năng tương tác rất yếu với vật chất, chúng có thể truyền đến Trái đất mà không bị đổi hướng hay mất năng lượng trên đường đi. Đặc điểm này giúp neutrino mang theo thông tin về nơi chúng được sinh ra, cung cấp một cách tiếp cận độc đáo để nghiên cứu những quá trình năng lượng cao trong vũ trụ.
Biến lớp băng Nam Cực thành đài quan sát
Năm 1988, GS. Francis Halzen lần đầu trình bày ý tưởng phát hiện neutrino tại Nam Cực. Nguyên lý của phương pháp là ghi nhận tín hiệu ánh sáng phát sinh từ tương tác của neutrino với vật chất trong băng. Các cảm biến đặt trong lớp băng trong suốt có thể theo dõi những tín hiệu này, giúp các nhà nghiên cứu phát hiện neutrino.
Ý tưởng của GS. Francis Halzen sớm nhận được sự ủng hộ của các nhà nghiên cứu khác. Chỉ vài năm sau, những thử nghiệm ban đầu với cảm biến đặt trong băng đã được tiến hành.
Tuy nhiên, neutrino trong vũ trụ có năng lượng cực cao rất hiếm. Để ghi nhận đủ số lượng tương tác phục vụ nghiên cứu, đài quan sát phải sử dụng một thể tích băng khổng lồ. IceCube được xây dựng với quy mô 1 km3 băng và hoàn thành vào năm 2011.
Sau khi đài quan sát đi vào hoạt động, các nhà nghiên cứu đã ghi nhận những neutrino năng lượng cao đầu tiên. Những kết quả được công bố sau đó xác nhận sự hiện diện của các neutrino có nguồn gốc xa bên ngoài Hệ Mặt trời, mở đường cho việc tìm kiếm các nguồn phát neutrino trong vũ trụ một cách có hệ thống.
Mở ra một hướng nghiên cứu thiên văn mới
Theo Mark Pearce, Chủ tịch Ủy ban Nobel Vật lý, GS. Francis Halzen đã dẫn dắt một nhóm các nhà nghiên cứu và kỹ sư xây dựng nên một công cụ quan sát xuất sắc. Sự kiên trì và tầm nhìn khoa học của GS. Francis Halzen đã mở đường cho một hướng nghiên cứu thiên văn mới.
Bằng việc ghi nhận các tương tác neutrino, IceCube giúp các nhà khoa học tiếp cận những thông tin về các môi trường khắc nghiệt, nơi những hạt có năng lượng cực cao được tạo ra. Dữ liệu liên tục được thu thập tại đài quan sát sẽ góp phần làm sáng tỏ bản chất của các nguồn phát này, đồng thời có thể hé lộ những hiện tượng vũ trụ chưa từng được biết đến./.
