Сообщается, что Хальцен предложил использовать лед на Южном полюсе для регистрации нейтрино. Его научное видение и руководство сыграли ключевую роль в создании обсерватории IceCube — установки объемом один кубический километр, оснащенной световыми датчиками. С ее помощью ученые регистрируют нейтрино, возникающие в процессах с чрезвычайно высокой энергией в отдаленных областях Вселенной.
Нейтрино проходят сквозь Землю и человеческое тело, практически не взаимодействуя с окружающим веществом. В редких случаях нейтрино сталкивается с атомным ядром, вызывая вспышку света, которую могут зарегистрировать специальные датчики.
Ученые знают, что во Вселенной существуют природные ускорители частиц, способные выбрасывать частицы с энергией до миллиона раз выше той, которой можно достичь в земных лабораториях. При этом происхождение этих источников и процессы, происходящие в них, остаются во многом неизвестными.
Нейтрино чрезвычайно высокой энергии образуются в тех же условиях, что и другие частицы. В отличие от них, они достигают Земли, не меняя направления и не теряя энергии, что позволяет получать информацию об источниках их происхождения.
В 1988 году Хальцен впервые представил концепцию регистрации нейтрино на Южном полюсе. По его замыслу, датчики должны регистрировать вспышки света, возникающие при взаимодействии нейтрино с атомными ядрами во льду. Лед Южного полюса имеет преимущества благодаря отсутствию различных помех и геологической стабильности района.
Вскоре идея Хальцена получила поддержку других исследователей, и через несколько лет начались первые испытания датчиков во льду.
Космические нейтрино чрезвычайно высокой энергии встречаются редко, поэтому для регистрации достаточного числа столкновений необходим большой объем льда. Обсерватория IceCube была завершена в 2011 году и занимает один кубический километр.
Вскоре ученые обнаружили первые нейтрино высоких энергий, а несколько лет спустя опубликовали открытие нейтрино, происходящих из-за пределов Солнечной системы. Это позволило начать поиск источников нейтрино во Вселенной.
«Фрэнсис Хальцен руководил международной командой ученых и инженеров, создавших фантастический инструмент. Его настойчивость и научное видение открыли путь к новому виду астрономии», — сказал председатель Нобелевского комитета по физике Марк Пирс.
