Nobelpristagaren Francis Halzen har en energinivå lika hög som neutrinos, säger kollega

Vid Stockholms universitet har forskare under flera decennier byggt tusentals ljusdetektorer som nu utgör en central del av ett av världens mest avancerade vetenskapliga projekt. Detektorerna används i IceCube, det gigantiska neutrinoteleskopet vid Sydpolen, och har varit avgörande för att fånga in neutriner från rymden. Projektets ledare, fysikern Francis Halzen, räknas av många kollegor som en given Nobelpristagare.

– Han har drivit projektet från början och arbetat outtröttligt sedan dess, säger professor Klas Hultqvist vid Stockholms universitet, som själv varit involverad i arbetet med detektorerna.

IceCube är världens största neutrinodetektor och bygger på att tusentals ljusdetektorer sänks ned i den antarktiska inlandsisen. När en neutrino kolliderar med en atomkärna i isen skapas en svag ljussignal. Genom att mäta den signalen kan forskare spåra neutrinon tillbaka till dess ursprung i universum. Neutriner är bland de mest svårfångade partiklarna som finns, eftersom de nästan aldrig växelverkar med annan materia. Det gör att de kan färdas genom hela universum utan att stoppas av gas, stoft eller magnetfält.

De ljusdetektorer som byggts vid Stockholms universitet är så kallade fotomultiplikatorrör, som förstärker svaga ljussignaler och gör dem mätbara. Detektorerna har tillverkats och testats vid universitetets fysikinstitution och därefter transporterats till Sydpolen för att installeras i isen. Arbetet har pågått under lång tid och letts av forskare som Klas Hultqvist, med nära samarbete med kollegor i flera länder.

Francis Halzen är professor vid University of Wisconsin–Madison och har lett IceCube-samarbetet sedan starten. Han var också drivande i det tidigare projektet AMANDA, som lade grunden till IceCube och som från början utvecklades just med detektorer från Stockholm. Enligt flera forskare inom fältet är Halzens insatser av en sådan dignitet att ett Nobelpris i fysik framstår som närmast oundvikligt.

Den vetenskapliga bedriften handlar om upptäckten av kosmiska neutriner, alltså neutriner som skapats i extrema processer långt utanför vårt solsystem. Dessa partiklar har rest till jorden från exempelvis supernovor, svarta hål och aktiva galaxkärnor. Genom att studera dem kan forskare få ny kunskap om några av de mest energirika händelserna i universum, händelser som annars är omöjliga att observera med vanliga teleskop.

IceCube-detektorn har redan gett flera banbrytande resultat. År 2013 kunde forskarna för första gången visa att det finns en stadig ström av högenergetiska neutriner från rymden. År 2018 kom nästa genombrott då IceCube kopplade en neutrinohändelse till en känd blazar, en aktiv galax med ett supermassivt svart hål i centrum. Det var första gången som en neutrino kunde härledas till en konkret kosmisk källa, och resultatet öppnade dörren till så kallad multimessenger-astronomi, där information från både partiklar och elektromagnetisk strålning kombineras.

Att neutrinoforskning har blivit ett hett ämne inom fysiken märks också i prissammanhang. År 2015 fick Takaaki Kajita och Arthur B. McDonald Nobelpriset i fysik för upptäckten av att neutriner har massa. Många bedömare har sedan dess pekat på IceCube och Halzen som en av de starkaste kandidaterna till framtida Nobelpris. Upptäckten av kosmiska neutriner anses ligga i Nobelklass, både för sitt vetenskapliga djup och för de tekniska utmaningar som projektet övervunnit.

För Stockholms universitet innebär det att en del av äran vilar på de svenska forskarnas arbete. Att bygga och kvalitetssäkra tusentals detektorer under extrema förhållanden är en logistisk och vetenskaplig prestation i sig. Detektorerna har inte bara fungerat som planerat, utan har också visat sig vara tillräckligt känsliga för att fånga upp de mycket svaga signaler som neutriner lämnar efter sig.

Framtiden för neutrinoforskningen ser ljus ut. Flera nya detektorer planeras runt om i världen, bland annat den stora uppgraderingen av IceCube, IceCube-Gen2, samt projekt i Medelhavet och utanför Japans kust. De nya anläggningarna väntas öka känsligheten ytterligare och förhoppningsvis leda till fler upptäckter om universums mest extrema fenomen.

Redan nu står det klart att arbetet med IceCube har förändrat synen på hur universum kan studeras. För forskarna vid Stockholms universitet är det en stolthet att vara en del av den utvecklingen. Och om Francis Halzen tilldelas Nobelpriset, är det också ett kvitto på de svenska detektorernas betydelse för en av fysikens största framgångar.