ราชบัณฑิตยสภาวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดนประกาศมอบรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2026 ให้ ฟรานซิส ฮัลเซน (Francis Halzen) นักวิทยาศาสตร์ชาวเบลเยียม จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน สหรัฐฯ ในผลงาน "การมีส่วนสำคัญอย่างยิ่งต่อหอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์ และการค้นพบนิวทริโนพลังงานสูงที่มีต้นกำเนิดจากปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์"
ฮัลเซนเป็นผู้เสนอแนวคิดว่า น้ำแข็งบริเวณขั้วโลกใต้สามารถนำมาใช้ตรวจจับอนุภาคที่เรียกว่า นิวทริโน (neutrino) ได้ แนวคิดและความเป็นผู้นำด้านวิทยาศาสตร์ของเขามีบทบาทสำคัญต่อการพัฒนาหอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์ ที่ติดตั้งเซนเซอร์ตรวจจับแสงไว้ในน้ำแข็งปริมาตรประมาณ 1 ลูกบาศก์กิโลเมตรใต้พื้นน้ำแข็งบริเวณขั้วโลกใต้
การใช้นิวทริโนไอซ์คิวบ์ทำให้นักวิจัยสามารถตรวจจับนิวทริโนที่เกิดจากกระบวนการทางจักรวาลซึ่งปลดปล่อยพลังงานมหาศาลในพื้นที่ห่างไกลของเอกภพ และช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ศึกษาปรากฏการณ์ที่ไม่สามารถตรวจสอบได้ด้วยวิธีการทางดาราศาสตร์แบบเดิม
นิวทริโนมีอยู่ทั่วไปในธรรมชาติ แต่แทบไม่แสดงตัวให้เราสังเกตเห็น อนุภาคเหล่านี้สามารถเดินทางผ่านโลกและผ่านร่างกายมนุษย์โดยที่เราไม่รู้สึกถึงมัน เนื่องจากนิวทริโนมีปฏิสัมพันธ์กับสสารน้อยมาก
มีเพียงในโอกาสที่เกิดขึ้นได้ยากมากเท่านั้นที่นิวทริโนจะชนกับนิวเคลียสของอะตอม การชนดังกล่าวจะทำให้เกิดสัญญาณแสงที่สามารถตรวจจับได้ด้วยเครื่องมือที่เหมาะสม และทำให้นักวิทยาศาสตร์สามารถระบุการมีอยู่ของนิวทริโนได้
นักวิทยาศาสตร์ทราบมานานแล้วว่า จักรวาลมีแหล่งกำเนิดที่ทำหน้าที่คล้าย “เครื่องเร่งอนุภาค” ตามธรรมชาติ ซึ่งสามารถปล่อยอนุภาคที่มีพลังงานสูงกว่าระดับที่เครื่องเร่งอนุภาคบนโลกสามารถสร้างได้ถึงประมาณหนึ่งล้านเท่า
อย่างไรก็ตาม แหล่งกำเนิดเหล่านี้ยังคงมีปริศนาอยู่มาก นักวิทยาศาสตร์ยังต้องการคำตอบว่าแหล่งกำเนิดดังกล่าวคืออะไร อยู่ที่ใด และกระบวนการสำคัญภายในแหล่งกำเนิดเหล่านั้นเกิดขึ้นอย่างไร
นิวทริโนที่มีพลังงานสูงอย่างยิ่งเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมเดียวกับอนุภาคชนิดอื่น แต่มีคุณสมบัติสำคัญที่แตกต่างออกไป นั่นคือ นิวทริโนสามารถเดินทางมาถึงโลกโดยแทบไม่เปลี่ยนทิศทางและไม่สูญเสียพลังงานระหว่างทาง จึงสามารถนำข้อมูลจากแหล่งกำเนิดในจักรวาลมายังโลกได้โดยตรง ซึ่งเป็นข้อมูลที่วิธีการอื่นไม่สามารถให้ได้
ฮัลเซนนำเสนอแนวคิดเกี่ยวกับการตรวจจับนิวทริโนที่ขั้วโลกใต้เป็นครั้งแรกในปี 2531 โดยอาศัยคุณสมบัติของน้ำแข็งที่ใสและบริสุทธิ์ เมื่ออนุภาคนิวทริโนชนกับนิวเคลียสของอะตอม จะเกิดแสงวาบขึ้น ซึ่งเซนเซอร์ที่ฝังอยู่ในน้ำแข็งสามารถตรวจจับและติดตามสัญญาณดังกล่าวได้
น้ำแข็งบริเวณขั้วโลกใต้มีข้อได้เปรียบหลายประการ ทั้งการมีสัญญาณรบกวนจากปัจจัยต่าง ๆ ในระดับต่ำ และพื้นที่มีความมั่นคงทางธรณีวิทยา ไม่มีแผ่นดินไหวที่รบกวนการตรวจวัด โดยแนวคิดของฮัลเซนได้รับการสนับสนุนจากนักวิจัยคนอื่น ๆ และในเวลาเพียงไม่กี่ปีต่อมา นักวิทยาศาสตร์ได้เริ่มทดสอบการติดตั้งเซนเซอร์ตรวจจับในน้ำแข็ง
เนื่องจากนิวทริโนพลังงานสูงจากจักรวาลเกิดขึ้นไม่บ่อย การตรวจจับให้ได้จำนวนมากเพียงพอจึงจำเป็นต้องใช้ปริมาตรน้ำแข็งมหาศาล หอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์จึงถูกสร้างขึ้นให้ครอบคลุมปริมาตรน้ำแข็งประมาณ 1 ลูกบาศก์กิโลเมตร และก่อสร้างแล้วเสร็จในปี 2554
หลังจากนั้นไม่นาน นักวิจัยสามารถตรวจพบนิวทริโนพลังงานสูงกลุ่มแรก และในอีกไม่กี่ปีต่อมาก็สามารถเผยแพร่ผลการค้นพบนิวทริโนที่ต้องมีต้นกำเนิดจากบริเวณที่อยู่ไกลออกไปนอกระบบสุริยะของเรา
การค้นหาแหล่งกำเนิดนิวทริโนในจักรวาลจึงเริ่มต้นขึ้นอย่างจริงจัง และเปิดแนวทางใหม่ในการศึกษาจักรวาล
ข้อมูลปฏิสัมพันธ์ของนิวทริโนที่หอสังเกตการณ์นิวทริโนไอซ์คิวบ์ตรวจจับได้อย่างต่อเนื่อง จะช่วยให้นักวิจัยเข้าใจสภาพแวดล้อมอันรุนแรงในจักรวาล ซึ่งเป็นแหล่งกำเนิดนิวทริโนพลังงานสูงได้มากขึ้น
นักวิทยาศาสตร์ยังคาดหวังว่าการศึกษานิวทริโนจะช่วยค้นพบปรากฏการณ์ทางจักรวาลที่ไม่เคยรู้จักมาก่อน และให้ข้อมูลเกี่ยวกับเหตุการณ์ที่มีพลังงานสูงในเอกภพจากมุมมองที่แตกต่างจากการสังเกตด้วยแสงหรืออนุภาคชนิดอื่น
มาร์ก เพียร์ซ ประธานคณะกรรมการโนเบลสาขาฟิสิกส์ กล่าวว่า ฮัลเซนเป็นผู้นำทีมนักวิจัยและวิศวกรนานาชาติในการสร้างเครื่องมือที่มีความสามารถอย่างยิ่ง และความมุ่งมั่นกับวิสัยทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ของเขาได้เปิดทางไปสู่ดาราศาสตร์รูปแบบใหม่
การค้นพบนิวทริโนพลังงานสูงจากแหล่งกำเนิดทางดาราศาสตร์จึงไม่ได้เป็นเพียงการค้นพบอนุภาคชนิดหนึ่งเท่านั้น แต่ยังเป็นการเปิดหน้าต่างอีกบานสำหรับสำรวจจักรวาล ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถติดตามกระบวนการที่มีพลังงานสูงอย่างยิ่งจากแหล่งกำเนิดที่อยู่ห่างไกลออกไปในเอกภพได้โดยตรง.
ที่มา Nobel Prize