Chiều qua (6.10), Viện Hàn lâm khoa học Hoàng gia Thụy Điển công bố giải Nobel Vật lý 2026 thuộc về Giáo sư Francis Halzen (82 tuổi, người Bỉ) thuộc Đại học Wisconsin-Madison (Mỹ) "vì những đóng góp mang tính quyết định cho Đài quan sát Neutrino IceCube và việc phát hiện ra các neutrino năng lượng cao có nguồn gốc thiên văn".
Nhà vật lý hạt Francis Halzen thuyết trình trong một sự kiện ở Ý ngày 4.10
ẢNH: AP
Sứ giả vũ trụ
Theo giải thích của viện hàn lâm, neutrino là một loại hạt sơ cấp không mang điện và có khối lượng cực kỳ nhỏ. Chúng tương tác rất yếu với vật chất nên phần lớn có thể xuyên qua vật chất mà gần như không để lại dấu vết. Đặc biệt, neutrino không bị từ trường làm lệch hướng. Những đặc tính này khiến chúng trở thành những "sứ giả" đặc biệt, có thể mang thông tin từ những vùng xa xôi và dữ dội của vũ trụ đến trái đất.
Một trong những bí ẩn lớn của vật lý thiên văn là nguồn gốc của các tia vũ trụ có năng lượng cực cao. Các nhà khoa học biết những hạt này tồn tại nhưng từ lâu vẫn chưa xác định rõ những môi trường nào trong vũ trụ có thể gia tốc chúng lên mức năng lượng khổng lồ như vậy.
Các quá trình có khả năng gia tốc những hạt như proton lên năng lượng cực cao cũng có thể tạo ra neutrino năng lượng cao. Vì neutrino không mang điện nên đường đi của chúng không bị từ trường vũ trụ bẻ cong. Do đó, việc xác định hướng đến của neutrino có thể giúp các nhà khoa học lần tìm những "nguồn gia tốc hạt" tự nhiên trong vũ trụ và tìm hiểu các quá trình vật lý diễn ra tại đó. Đó có thể là những môi trường cực đoan như tàn dư của các vụ nổ sao hay vùng quanh những thiên hà hoạt động mạnh.
Cánh cửa mới vào vũ trụ
Ông Francis Halzen nhận ra rằng lớp băng tinh khiết tại Nam Cực có thể trở thành chiếc "kính thiên văn" để săn tìm các hạt neutrino này. Năm 1988, ông lần đầu trình bày ý tưởng xây dựng đài quan sát neutrino trong lớp băng Nam Cực.
Đài quan sát Neutrino IceCube tại Nam Cực
ẢNH: ICECUBE
Khi một neutrino hiếm hoi va chạm với hạt nhân nguyên tử trong băng, nó có thể tạo ra một hạt mang điện. Hạt này di chuyển trong băng với tốc độ rất cao và phát ra những tia sáng xanh yếu. Các cảm biến quang học được chôn sâu trong băng có thể ghi nhận những tia sáng này, từ đó giúp các nhà khoa học xác định hướng và năng lượng của neutrino. Do neutrino tương tác với vật chất cực kỳ hiếm, cần một khối vật chất khổng lồ mới có thể ghi nhận đủ số lần va chạm.
Ông Helzen đã thuyết phục giới nghiên cứu, dẫn dắt một đội ngũ quốc tế gồm các nhà khoa học và kỹ sư xây dựng thành công Đài quan sát Neutrino IceCube - một khối băng tự nhiên có thể tích 1 km3 nằm sâu dưới bề mặt Nam Cực được trang bị cảm biến ánh sáng, hoàn thành vào năm 2011. Các nhà nghiên cứu nhanh chóng phát hiện ra những hạt neutrino năng lượng cao đầu tiên và, vài năm sau đó, đã có thể công bố phát hiện của họ về những hạt neutrino rằng chúng phải có nguồn gốc từ rất xa bên ngoài Hệ mặt trời của chúng ta.
IceCube đã tìm thấy một số nguồn phát neutrino tiềm năng, trong đó có thiên hà hoạt động NGC 1068 (M77). Tuy nhiên, vẫn chưa có đủ bằng chứng để khẳng định chắc chắn đây là nguồn neutrino. IceCube cũng đã phát hiện neutrino năng lượng cao đến từ Dải Ngân hà. Mục tiêu tiếp theo là thu thập nhiều neutrino hơn để xác định chính xác nguồn phát và thậm chí có thể hé lộ các hiện tượng vũ trụ chưa từng được biết đến trước đây.
"Ông Francis Halzen đã dẫn dắt một nhóm các nhà nghiên cứu và kỹ sư quốc tế, những người đã cung cấp cho chúng ta một thiết bị tuyệt vời. Sự kiên trì và tầm nhìn khoa học của ông đã mở đường cho một loại hình thiên văn học mới", Chủ tịch Ủy ban Nobel Vật lý Mark Pearce cho biết.
Hôm nay (7.10), giải Nobel Hóa học 2026 sẽ được công bố.