Wisconsin-Madison Üniversitesi'ne bağlı Belçikalı kökenli fizikçi Francis Halzen, bu yıl Nobel Fizik Ödülü'nü "IceCube Neutrino Gözlemi'ne kararlı katkıları ve astrofizik kökenli yüksek enerjili neutrinoların keşfi" gerekçesiyle kazandı. Akademi, Halzen'in Antarktik buzunda kurulan kilometreküp hacimli dedektörü hayal etmesinin ve on yıl süren inşaat sürecini yönetmesinin, evreni gözlemlemek için tamamen yeni bir pencere açtığını vurguladı.

Buzun altındaki dev teleskop

IceCube, Güney Kutbu'nda buzun içine gömülü 5.160 optik sensörden oluşuyor. Bu sensörler, 86 kablo üzerinde dağıtık bir küp metre hacimde buz içinde yer alıyor. Geçen bir neutrino, buzun içindeki bir atom çekirdeğiyle nadiren çarpıştığında, UV ve mavi ışık fotonları yayılan yüklenmiş parçacıklar üretilir. Sensörler bu ışık izlerini yakalayarak neutrino'nun yolunu ve enerjisini belirler.

Teknik özet:

  • Hacim: 1 km³ doğal Antarktik buzu
  • Sensör sayısı: 5.160 basketbol topu büyüklüğünde optik modül
  • Kablo sayısı: 86 derinlik kablosu
  • Derinlik: 1.450-2.450 metre arası (buzun en saf olduğu tabaka)
  • Isıtıcı su kazısı: Kilometre derinliğinde delikler açmak için geliştirilen özel yöntem

"Hayalet parçacıkların" peşinde 40 yıl

Halzen'in hikayesi, 1988'de buzun bir neutrino teleskobu olarak kullanılabileceği cesur fikriyle başladı. O dönemde çoğu fizikçi bu fikri pratik olmayan buluyordu. "Hiçbir saygılı muhafazakar fizikçi bana katılmazdı" diyen Halzen, projeye inanan yetenekli bir ekip topladı. Önce AMANDA deneyiyle yollarını açtılar, buzun 1.400 metre altındaki saf katmanının ışığı ne kadar iyi ilettiğini kanıtladılar. Sonra IceCube'a geçtiler.

"Buzun berrak olması, Madison'da geliştirdiğimiz kazı yöntemlerinin işlemesi ve arka plan gürültüsünü ayırt edebilmemiz gerekiyordu" diyor Halzen. "Küçük başladık, kendi şaşımıza tüm engelleri aştık. Aniden kilometreküp bir dedektör inşa etme araçlarımız vardı."

Yeni bir astronomi çağının kapısı

IceCube, 2013'te ilk kez galaksimizin dışından gelen yüksek enerjili neutrinoları tespit etti. Bu, "neutrino astronomisi" alanını doğurdu. Neutrinolar, ışık gibi manyetik alanlardan etkilenmeden, madde içinden geçerek milyarlarca ışık yılı uzaktan bize ulaşır. Bu onları, süpernovalar, aktif galaktik çekirdekler ve gamma ışını patlamaları gibi evrenin en şiddetli olaylarını anlamak için benzersiz bir araç yapar.

Bu çalışma, 2002'de (Ray Davis Jr., Masatoshi Koshiba) ve 2015'te (Arthur B. McDonald, Takaaki Kajita) neutrino osilasyonları için verilen Nobel ödüllerinin ardından geliyor. Halzen'in ödülü ise keşfi değil, keşfi mümkün kılan gözlem aracının yaratıcılığı için verildi.

Bağlam ve değerlendirme

Nobel Komitesi'nin bu yılki tercihi, fizikte "temel bir yeni gözlem yöntemi bulduğumuzda, daha önce sorma akılımıza bile gelmeyen sorularla karşılaşırız" gerçeğini bir kez daha kanıtlıyor. IceCube şu an da veriyi toplamaya devam ediyor; gelecekte çok daha büyük bir dedektör olan IceCube-Gen2 planları masada. Türkiye'de neutrino fizığı üzerine çalışan gruplar (Örn. Boğaziçi Üniversitesi, METU) uluslararası işbirliklerine katılıyor; bu ödül alandaki genç araştırmacılar için ilham kaynağı olabilir.