Nobelovu cenu za fyziku 2026 získal Francis Halzen za IceCube

Královská švédská akademie věd 6. října 2026 udělila Nobelovu cenu za fyziku Francisi Halzenovi za zásadní přínos observatoři IceCube a objevu vysokoenergetických neutrin astrofyzikálního původu. Ocenění tak míří k metodě, která umožňuje zkoumat vzdálený vesmír pomocí částic, nikoli jen světla.

Za co Halzen dostal Nobelovu cenu

Halzen působí na University of Wisconsin–Madison a získal celou cenu s odměnou 12 milionů švédských korun. Výbor ocenil vědecký přínos i schopnost dovést odvážnou myšlenku k fungujícímu přístroji. Za jeho výsledky stojí mezinárodní tým, který observatoř postavil, provozuje a vyhodnocuje její měření.

Koncept zachycování neutrin v antarktickém ledu představil Halzen s Johnem G. Learnedem roku 1988 na konferenci v Polsku. Instalace posledního senzoru IceCube skončila 18. prosince 2010, plný provoz začal 13. května 2011. Tato dvě data vysvětlují, proč se u dokončení observatoře objevují oba roky.

První zásadní důkazy přítomnosti vysokoenergetických neutrin z vesmíru zveřejnila kolaborace v roce 2013. Letošní ocenění tedy nepřináší oznámení nově zachycené částice. Vyzdvihuje cestu, která otevřela možnost pátrat po kosmických zdrojích podle jiného signálu, než jaký sbírají běžné dalekohledy.

Jak kilometr ledu zachytí téměř nepolapitelnou částici

Neutrina nemají elektrický náboj, mají velmi malou hmotnost a s okolní hmotou reagují jen vzácně. Právě proto je tak těžké je zachytit. Nestačí namířit malý detektor na oblohu a čekat na ostrý obraz. IceCube využívá přibližně kilometr krychlový ledu, aby měl dostatečně velký prostor pro hledání vzácných interakcí.

Při interakci neutrina mohou vzniknout nabité částice, které v ledu vyvolají Čerenkovovo světlo. Mohou se pohybovat rychleji než světlo v tomto prostředí, nepřekračují však rychlost světla ve vakuu. Záblesk proto není přímým obrazem neutrina, ale stopou částic, které po jeho interakci vznikly.

Původní síť IceCube tvoří 5 160 optických modulů na 86 kabelech v hloubkách 1 450 až 2 450 metrů. Senzory zaznamenávají světlo a okamžiky jeho příchodu. Z rozložení signálů vědci rekonstruují událost a odhadují směr, odkud částice přiletěla.

Samotný záblesk ještě nedokazuje původ ve vzdáleném vesmíru. Do měření vstupují také částice vznikající při srážkách kosmického záření se zemskou atmosférou. Vědci proto porovnávají energii, směr a podobu zaznamenaných událostí s očekávaným pozadím. U jedné částice nemusí být původ jistý, ale celý soubor dat může ukázat, že atmosférické vysvětlení nestačí.

Nabité kosmické částice při cestě vesmírem odklánějí magnetická pole, neutrina nikoli. Jejich směr tak pomáhá hledat místa vzniku. Zatímco pozemské urychlovače částic dodávají částicím energii v laboratoři, neutrinová observatoř zkoumá posly přírodních urychlovačů ve vesmíru. Cílem je zjistit, co se v těchto vzdálených prostředích odehrává.

Česká stopa vede pod hladinu Středozemního moře

Do tohoto oboru se zapojuje také Ústav technické a experimentální fyziky ČVUT prostřednictvím projektu KM3NeT ve Středozemním moři. Princip je příbuzný IceCube: optické moduly hledají světlo sekundárních částic. Místo antarktického ledu však jako detekční prostředí slouží mořská voda.

Detektor ARCA zaznamenal 13. února 2023 mimořádně energetickou událost označenou KM3-230213A. Studie vyšla v časopise Nature 12. února 2025 a popsala tehdy rekordní neutrino. Jde o starší výsledek, který ukazuje možnosti oboru, nikoli o objev oznámený současně s letošní Nobelovou cenou.

Často uváděných přibližně 220 PeV představuje medián odhadu energie původního neutrina. Detektor zaznamenal průchod mionu a vlastnosti neutrina vědci odvozovali s pomocí simulací. Číslo proto nelze číst jako přesný údaj bez nejistoty.

Českou účast v KM3NeT potvrzuje přímo ÚTEF ČVUT. Na zveřejněném seznamu členských institucí IceCube, označeném stavem k dubnu 2025, české pracoviště uvedeno není. To neumožňuje vyloučit účast jednotlivých českých vědců, ale není to podklad pro připisování českého institucionálního podílu na IceCube.

Odkud kosmická neutrina přilétají, zůstává otevřené

Podle Marka Pearce, předsedy Nobelova výboru pro fyziku, pochází asi 10 % těchto vysokoenergetických neutrin z Mléčné dráhy. V rozhovoru bezprostředně po vyhlášení uvedl, že zdroje naprosté většiny zatím nebyly formálně identifikovány. Jde o zjednodušení z ústního vyhlášení, nikoli o přesný podíl toku v určitém energetickém pásmu podle vědeckého podkladu.

IceCube už uvádí indicie neutrinové emise z galaxií TXS 0506+056 a NGC 1068. Mezi zkoumaná prostředí patří okolí supermasivních černých děr v aktivních galaxiích. Zachytit částici a s jistotou určit její zdroj jsou však dvě různé úlohy. Právě přesvědčivé přiřazování zdrojů zůstává zásadním cílem.

Podle zprávy IceCube z 6. října byla modernizace IceCube Upgrade instalována v letech 2025–2026 a první vědecká data se očekávají ještě letos. Lepší kalibrace ledu má zpřesnit rekonstrukci směru neutrin. Vzdálenějším plánem je IceCube-Gen2 s osminásobným objemem optického detektoru, zatím však jde o návrh.