Ông Francis Halzen nhận ra rằng băng ở Nam cực có thể được sử dụng để theo dõi các hạt được gọi là neutrino.
Tầm nhìn và vai trò lãnh đạo khoa học của ông có ý nghĩa nền tảng đối với Đài quan sát Neutrino IceCube – một khối băng có thể tích 1km3 được trang bị các cảm biến ánh sáng. Nhờ IceCube, các nhà nghiên cứu có thể phát hiện neutrino đến từ các quá trình có năng lượng cực lớn ở những vùng xa xôi của vũ trụ.
Neutrino hiện diện ở khắp mọi nơi, nhưng chúng không dễ dàng để con người nhận biết. Chúng đi xuyên qua Trái đất và xuyên qua cơ thể con người mà chúng ta hoàn toàn không hay biết. Chỉ trong những trường hợp cực kỳ hiếm hoi, một neutrino mới tương tác với một hạt nhân nguyên tử, cho phép các nhà khoa học có thiết bị phù hợp phát hiện ra chúng.
Các nhà khoa học từ lâu đã biết rằng vũ trụ chứa những máy gia tốc hạt tự nhiên, có khả năng phóng ra các hạt với năng lượng cao gấp tới 1 triệu lần mức có thể đạt được trong các phòng thí nghiệm trên Trái đất. Nhiều điều về những nguồn này vẫn còn là điều bí ẩn: chúng là gì, nằm ở đâu và những quá trình chính diễn ra bên trong chúng là gì?
Năm 1988, Francis Halzen lần đầu tiên trình bày ý tưởng sử dụng Nam cực để phát hiện neutrino. Khi một hạt neutrino va chạm với một hạt nhân nguyên tử, nó tạo ra tia sáng lóe lên, có thể được các cảm biến theo dõi trong lớp băng sông băng trong suốt.
Băng ở Nam cực có nhiều ưu điểm, bởi nơi đây không chịu ảnh hưởng của nhiều loại nhiễu khác nhau và khu vực này ổn định về mặt địa chất, không có động đất. Halzen và ý tưởng của ông nhanh chóng nhận được sự ủng hộ của các nhà nghiên cứu khác. Chỉ vài năm sau, những thử nghiệm ban đầu đã được tiến hành, với các cảm biến đặt trong băng.
Đài quan sát IceCube bao phủ toàn bộ một khối băng có thể tích 1km3 và được hoàn thành vào năm 2011. Không lâu sau, các nhà nghiên cứu phát hiện những neutrino năng lượng cao đầu tiên. Vài năm sau, họ công bố việc phát hiện các neutrino có nguồn gốc từ rất xa bên ngoài Hệ Mặt trời của chúng ta. Cuộc tìm kiếm các nguồn neutrino trong vũ trụ chính thức bắt đầu.
“Francis Halzen đã lãnh đạo một nhóm quốc tế gồm các nhà nghiên cứu và kỹ sư, những người đã mang đến cho chúng ta một công cụ tuyệt vời. Sự kiên trì và tầm nhìn khoa học của ông đã mở đường cho một loại hình thiên văn học mới”, ông Mark Pearce, Chủ tịch Ủy ban Nobel Vật lý, cho biết.
Những tương tác của neutrino được IceCube liên tục ghi nhận sẽ cung cấp cho các nhà nghiên cứu những hiểu biết mới về những môi trường dữ dội, nơi các neutrino năng lượng cao có thể được tạo ra – và thậm chí có thể tiết lộ những hiện tượng vũ trụ trước đây chưa từng được biết đến.
Ông Francis Halzen, sinh năm 1944, hiện công tác tại Đại học Wisconsin - Madison (Mỹ).