מדען שהקדיש עשרות שנים לשכנע עמיתים כי קרחון הקוטב הדרומי עשוי לשמש כטלסקופ זכה בפרס נובל בפיזיקה לשנת 2026. האקדמיה השוודית המליצה ביום שלישי, 6 באוקטובר, על זוכי הפרס – פרנציס הולזן מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון – בזכות עבודתו על פרויקט IceCube וממצאיו על ניוטרינואים באנציקלופדיה של העולם החיצון, כך דיווחה סוכנות פורבס.
הגבר בן ה-82 מקבל את הפרס המלא, בשווי של 12 מיליון קרונות שוודיים, שהם כ-1.2 מיליון דולר, והוא ייקח אותו בטקס רשמי המתוכנן בשטוקהולם ב-10 בדצמבר, לפי פרספקטיבה של Physics World.
הפרס מתמקד במכשיר ייחודי שאין כמותו על פני כדור הארץ. ה- IceCube אינו מראת שמיים או מראה הפונה אל השמים, אלא מיליארד טונות של קרח קדום, צלול כמעט לחלוטין, שנמצא בתחתית כדור הארץ. בתוך הקרח מרושתים אלפי חיישני אור הממתינים לתרחיש היפותטי וכמעט נדיר של התרחשות פיזיקלית יוצאת דופן.
חלקיק העוברת כמעט דרך כל חומר
ניוטרינואים הם חלקיקים תת-אטומיים זעירים, חסרי משקל כמעט וללא מטען חשמלי. הם נוצרים כמויות עצומות על ידי השמש, תהליכים גרעיניים, אירועים קוסמיים אלימים ואירועים אחרים ברחבי היקום, וכמותם חודרת בכל שנייה את גופנו מבלי להותיר סימן.
הטבע המשולי והאפוף שלהם מקנה להם ערך רב בחקר אסטרונומיה. קרני אור מחפצים מרוחקים יכולות להיטמע באבק או להתכופף בשדות מגנטיים, בעוד שניוטרינואים נעו במישרין על פני יקום עצום, נושאים בידם מידע מהאזורים שאור לא יכול להגיע אליהם, כמו לבבות של כוכבים מתפוצצים ואזורים סביב חורים שחורים.
תכונה זו גם מקשה על לכידתם. רק אחוז זעיר מאוד של ניסיונות ההתנגשות של ניוטרינואים עם אטום ממוצה על ידי מכשיר, ועל כן, כדי לתעד מספיק מההתנגשויות האלה, יש צורך במכשור עצום.
בניית טלסקופ בתוך הקרח בדרום הוולקן
הפתרון נמצא באנטארקטיקה. הקרח במקום כזה עבה יותר מקילומטר, צלול מאוד, וכמעט שאינו מאיר בעומקים. כאשר ניוטרינוע פוגע באטום בקרח, הוא מייצר חלקיק טעון המפיק נורה חלשה של אור כחול. חיישנים מטמינים בתוך הקרח החשוך יכולים לתעד את האור הקלוש ולחזות את מקור הניוטרינואי.
על פי טיוטה של שיתוף הפעולה של IceCube, המתקן מכיל 5,160 מודולים אופטיים דיגיטליים המונחים לאורך 86 כבלים. החיישנים מרוחקים בין 1,450 ל-2,450 מטר מתחת לפני השטח, בערך בין 0.9 ל-1.5 מיילים. צוותי בנייה בנו את המערכת במשך שבע שנים, משנת 2004 עד 2010, והעבודה התקיימה בחודשי הקיץ הקיצוניים באנטארקטיקה, מנובמבר עד פברואר.
כל חור בובנה באמצעות מים חמים, תהליך שהספיק כ-48 שעות לכל חור וצרך כ-200,000 גלונים של מים מותכים. הדיוק במבנה הביא לכך שמכשיר האחסון מתמלא בכמות קרח המספיקה למיליון בריכות שחייה.
ההצעה הראשונית להקמת המכשיר הגיעה בשנת 1988, דיווחה פורבס. בניסיון מוקדם, שנקרא AMANDA, פותח עוד בשנות ה-90, נבדקה השיטה לפני שהפרויקט המלא אושר והחל להיבנות.
מחוץ להימור – תחום חדש באסטרונומיה
הולזן היה כן שההצלחה לא הייתה מובטחת מראש. לאחר ההכרזה, הוא אמר לניו-מוקד במרקש, כי הוכח כי המיזם אכן מצליח.
ב-2013, שיתוף הפעולה דיווח על ההוכחות הראשונות לניוטרינואים באנרגיה גבוהה שמגיעים מחוץ למערכת השמש. ב-2018, זיהו ניוטרינוא המגיע מחבל זוארי, גלקסיה עם חור שחור עצום שאוכל חומר כוכבי. ב-2022, זיהו ניוטרינואים הזורמים מגלקסיית הפעילות NGC 1068, ובשנת 2023 יצרו את התמונה הראשונה של שביל החלב מבוססת על ניוטרינואים במקום על אור.
תוצאות אלה פתחו את שדה הניוטרינוא לאסטרונומיה חדשה, שמשלבת בין טלסקופים קלאסיים, גלי כבידה ומכשירים חישה נוספים, וזו שיטה הנקראת אטרוסקופיה מרובת משימות, שמאפשרת לחוקרים לחקור את אותו אירוע קוסמי באמצעות אותות שונים בזמן אחד.
עובדת סדנה באקדמיה השוודית תיארה את הניוטרינואים כיושבי שליחים שמביאים מידע על גלקסיות מרוחקות ועל תהליכים אסטרופיזיקליים אלימים. פורבס דיווח כי הולזן משער כי התגליות החשובות ביותר לא הושגו עדיין, והעתיד צפוי להביא תגליות מרשימות נוספות.
מדעי הקוטב הדרומי והאנשים שמאחוריהם
IceCube מופעל במתקן שבתחנת הזנב של אמונדסן-סקוט, הקרובה לקוטב הדרומי, בשיתוף פעולה בין אוניברסיטאות ומעבדות בינלאומיות. הפרס מכיר בהנהגתו של הולזן, אך המערכת נשענת על הצוותים של קידוחים, הנדסאים, טכנאים וחוקרים הממלאים חורף באחת מהאזורים הקרים והמבודדים על פני כדור הארץ.
הנובל מדגיש גם את הערך המדעי של אנטארקטיקה עצמה. הקרח ביבשת לא רק משמש כעדות לאקלים העבר, אלא גם כמוסד מחקר טבעי. IceCube מראה כיצד תכונות הפיזיקליות, בהירותו, עומקו ויציבותו של הקרח יכולה לסייע באסטרונומיה.
עם זאת, בשלב זה, המכשיר עדיין לא מסוגל לקבוע מאיפה בדיוק מגיעים רוב הניוטרינואים הקוסמיים. רק מעטים מתוך מקורותיהם זוהו עד כה, ומדענים אומרים כי יידרשו שנים נוספות של איסוף נתונים ושדרוגים מתוכננים כדי למפות את שאר המקורות.
החוקר פרנציס הולזן, שנולד בטיינן שבבלגיה, משמש כחבר סגל באוניברסיטת ויסקונסין מאז 1972, וקיבל את תואר הדוקטורט באוניברסיטת לוויין, דיווחה פורבס.
ההכרזות על פרסי נובל נמשכות לאורך השבוע, והעיקרון ברור: מכשיר קפוא עמוק בדרום הקוטב הפך את החלקיק המסתורי ביותר בפיזיקה לאמצעי חדש לתצפית על היקום, והמדען שהגה את הרעיון כבר ב-1988 קיבל את הפרס המדעי הגבוה ביותר.
מה שהקוראים רוצים לדעת
מי זכה בפרס נובל בפיזיקה לשנת 2026?
פרנסיס הולזן, פיזיקאי מאוניברסיטת ויסקונסין-מדיסון, זכה בפרס המלא בזכות עבודתו על פרויקט IceCube ומציאת ניוטרינואים באנרגיה גבוהה שמגיעים מחוץ למערכת השמש.
מהו ניוטרינוא?
ניוטרינוא הוא חלקיק כמעט חסר משקל וללא מטען חשמלי. טריליוני ניוטרינואים חודרים בכל שניה את גופנו מבלי להותיר סימנים, ולכן קשה מאוד ללכוד אותם.
מדוע בנו את IceCube בקרח באנטארקטיקה?
לכידת ניוטרינואים דורשת שטח עצום, צלול וחשוך. הקרח העמוק בדרום הוולקן מציע בדיוק את התנאים האידיאליים לכך, ומאפשר לחיישנים לתעד את האור הכחול הדק שמופיע כאשר ניוטרינוא פוגע באטום.
כמה גדול הוא ה- IceCube?
המערכת מכסה קילומטר מעוקב של קרח, עם 5,160 חיישנים הממוקמים בין 1,450 ל-2,450 מטר מתחת לפני הקרקע.
מה גילה IceCube?
הוא זיהה את העדות הראשונה לניוטרינואים ברמת אנרגיה גבוהה בשנת 2013, קישר ניוטרינואים אל כורת זוארי מרוחק ב-2018, אל הגלקסיה NGC 1068 ב-2022, ומתעד את שביל החלב ב-2023 באמצעות ניוטרינואים.
כמה שווה הפרס?
שוויו 12 מיליון קרונות שוודיים, בערך 1.2 מיליון דולרים. הולזן יקבל את הפרס בשטוקהולם ב-10 בדצמבר.
