Julafton på Sydpolen
Julaftonen 1993 satt Francis Halzen hemma med datorn i knät och väntade på ett besked från andra sidan jorden. Den första kabeln med ljussensorer skulle sänkas ned i isen under Sydpolen. Om den fungerade skulle en idé som de flesta fysiker avfärdat få sin första chans.
Trettiotre år senare har Halzen fått nobelpriset i fysik. Han får det ensam, vilket ingen fysikpristagare har gjort sedan 1992. Hela prissumman på 12 miljoner kronor går till honom för arbetet med neutrinoobservatoriet IceCube och upptäckten av högenergetiska neutriner från rymden.
På pressträffen sa Halzen att ingen respektabel fysiker ville vara med när han började. Eva Lindroth i Nobelkommittén uttryckte det annorlunda: han får nästan priset för att han är så envis.
Partiklarna som går rakt igenom dig
För att förstå varför någon vill bygga ett teleskop av is behöver du känna till neutriner. Det är elementarpartiklar utan elektrisk laddning och med nästan ingen massa. De reagerar så sällan med annan materia att ungefär 65 miljarder neutriner från solen passerar genom din lillfingernagel varje sekund utan att du märker något.
Just den egenskapen gör dem värdefulla. Rymden korsas av kosmisk strålning, främst protoner, med energier upp till en miljon gånger högre än vad någon accelerator på jorden klarar. Något där ute accelererar dem, men protonerna kan inte berätta vad. Magnetfält böjer av deras banor på vägen hit, så deras riktning säger ingenting om var de kom ifrån.
Neutriner bildas i samma våldsamma processer men påverkas inte av magnetfält. De flyger rakt fram genom stoft, gas och hela galaxer. En neutrino som når jorden pekar därför tillbaka mot platsen där den föddes.
Problemet är att fånga dem. När en neutrino någon gång träffar en atomkärna bildas en laddad partikel som rör sig snabbare än ljuset gör i materialet. Den ger då ifrån sig ett svagt blått sken, ungefär som en ljudbang fast med ljus. I ett genomskinligt material kan sensorer registrera skenet och räkna ut varifrån neutrinon kom. Men kosmiska neutriner är så sällsynta att du behöver en gigantisk mängd genomskinligt material för att fånga ens en handfull.
En detektor som redan fanns
Halzen var teoretiker, inte experimentalist. Men i mitten av 1980-talet insåg han att detektorn redan fanns. Antarktis inlandsis är kilometertjock, och på stort djup är den ständigt mörk. Det finns inga levande organismer som lyser och stör mätningarna, som i havet. Isen är dessutom svagt radioaktiv och geologiskt stabil.
1988 presenterade han och kollegan John Learned idén på en konferens. Många tyckte att den var tokig. Hur skulle du ens få ned sensorer två kilometer i isen?
Svaret blev en varmvattenborr som fungerar som ett avancerat duschmunstycke. Den smälter ett hål genom isen. Innan vattnet hinner frysa igen sänks en kabel med ljussensorer ned. Halzen beskriver sensorerna som glödlampor baklänges – de tar emot ljus och gör om det till elektriska signaler. Allt arbete måste ske under den korta antarktiska sommaren mellan november och februari.
Bubblorna som nästan sänkte allt
Det första försöket hette AMANDA, och det började dåligt. På det djup där de första sensorerna hamnade var isen full av små luftbubblor. Ljuset studsade åt alla håll och tappade sin riktning inom en halvmeter. En detektor som inte kan avgöra riktning är värdelös som teleskop.
Längre ned vände allt. Under ungefär 1 400 meter hade trycket pressat ut bubblorna, och isen visade sig vara klarare än någon räknat med. Ljuset från en neutrinokollision kunde färdas 300 meter. Misslyckandet blev en kartläggning av var detektorn skulle sitta.
IceCube byggdes utifrån den lärdomen. Mellan 1 450 och 2 450 meters djup sitter 5 160 ljussensorer utspridda i en kubikkilometer is. Isen väger ungefär en miljard ton. Observatoriet stod klart kring årsskiftet 2010–2011 och drivs i dag av ett samarbete med hundratals forskare i ett fjortontal länder.
Bert och Ernie
2013 kom genombrottet. IceCube rapporterade 28 neutriner med så hög energi att de inte kunde ha bildats i jordens atmosfär. De måste komma långt bortom solsystemet. De två mest energirika fångades närmast av en slump och fick smeknamnen Bert och Ernie. Var och en hade mer än hundra gånger så mycket energi som protonerna i världens största partikelaccelerator, LHC.
2018 kunde en neutrino kopplas till en blazar, en galax vars svarta hål sprutar ut en stråle mot jorden. Den ligger ungefär fyra miljarder ljusår bort. 2023 kom neutriner från vår egen Vintergatas plan. En helt ny sorts astronomi hade börjat.
Byggt i Stockholm, testat i Uppsala
Halzen var noga med att lyfta fram sina medarbetare på pressträffen, och han nämnde två svenska lärosäten särskilt. Stockholms och Uppsala universitet var med och grundade AMANDA i början av 1990-talet, när projektet fortfarande sågs som tokigt.
Det svenska bidraget växte sedan. De 5 000 ljusdetektorerna i IceCube byggdes enligt professor Klas Hultqvist vid Stockholms universitet och testades i Uppsala. Kabeln till den uppgradering som blev klar i år tillverkades av det svenska företaget Hexatronic, och Vetenskapsrådet finansierade det svenska arbetet. Halzen är dessutom hedersdoktor vid Uppsala universitet sedan 2005.
Mannen bakom idén
Francis Halzen är född 1944 i Tienen i Belgien och doktorerade vid universitetet i Leuven. Han är professor vid University of Wisconsin–Madison och har lett IceCube sedan 2001. En platå i Antarktis bär hans namn. När Nobelkommittén ringde var han 82 år och befann sig på en vetenskapsfestival i Bergamo i Italien.
I år får han dela Nobelveckan med optogenetikens pionjärer, som du kan läsa om i Nobelpristagaren som tycker att priset kom för tidigt.
Frågan som är kvar
Priset bevisar att det finns kosmiska acceleratorer som skjuter iväg partiklar med extrem energi. Det säger inte var de flesta av dem finns. Den starkaste kandidaten hittills är galaxen NGC 1068, 46 miljoner ljusår bort. Men enligt Nobelkommitténs egen bakgrundstext räcker bevisen ännu inte för att kalla den en bekräftad källa.
På Sydpolen planeras redan efterföljaren IceCube-Gen2, som skulle täcka ungefär åtta kubikkilometer is. Den tokiga idén från 1988 har blivit en hel forskningsgren. Svaret på var universums starkaste acceleratorer finns kan ligga någonstans i isen, och vänta på nästa blåa blixt.
Källor
- Kungl. Vetenskapsakademien, pressmeddelande och vetenskaplig bakgrund till Nobelpriset i fysik 2026 - IceCube Collaboration. Evidence for High-Energy Extraterrestrial Neutrinos at the IceCube Detector. Science 342, 1242856 (2013) - Physics World: Francis Halzen wins Nobel Prize in Physics (6 oktober 2026) - Science: The birth of neutrino astronomy nets Nobel Prize in Physics (6 oktober 2026) - Ny Teknik / TT: Francis Halzen får Nobelpris – fångade rymdens spökpartikel (6 oktober 2026) - Hallandsposten / TT: Halzen har lika hög energinivå som neutriner (6 oktober 2026) - EFN: Francis Halzen tilldelas Nobelpriset i fysik 2026 (6 oktober 2026) - Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center, Francis Halzen CV
Vad tyckte du om artikeln?
