Từ một ý tưởng táo bạo đến kính thiên văn nằm dưới băng
Neutrino là những hạt gần như không mang khối lượng và không mang điện, tương tác cực yếu với vật chất. Chính đặc tính khiến chúng rất khó phát hiện lại làm chúng trở thành những “sứ giả” đặc biệt của vũ trụ: chúng có thể đi qua những vùng dày đặc và vượt những khoảng cách khổng lồ mà gần như không bị hấp thụ hay bẻ hướng bởi từ trường. Từ cuối thập niên 1980, Halzen theo đuổi ý tưởng dùng môi trường tự nhiên khổng lồ làm máy dò, bắt đầu từ dự án AMANDA rồi phát triển thành IceCube tại Nam Cực.
IceCube được xây dựng trong nhiều mùa hè Nam Cực và hoàn tất vào cuối năm 2010. Hệ thống gồm 86 dây cảm biến với tổng cộng 5.160 mô-đun quang học số, bố trí ở độ sâu khoảng 1.450 đến 2.450 mét dưới mặt băng. Khi một neutrino hiếm hoi tương tác trong hoặc gần vùng dò, các hạt thứ cấp có thể phát ra ánh sáng Cherenkov. Mạng cảm biến ghi nhận những tín hiệu này để tái dựng năng lượng và hướng đi của neutrino, từ đó cho phép các nhà thiên văn lần ngược về nguồn phát của chúng.
Phát hiện năm 2013 mở ra thiên văn học neutrino
Bước ngoặt đến năm 2013, khi IceCube công bố bằng chứng đầu tiên về một dòng neutrino năng lượng cao có nguồn gốc ngoài Hệ Mặt Trời. Khám phá này chứng minh rằng một máy dò chôn trong băng có thể nhìn thấy những hạt sinh ra từ các quá trình vũ trụ cực mạnh.
Khác với tia vũ trụ mang điện, vốn bị từ trường trên hành trình làm lệch hướng, neutrino gần như giữ nguyên phương truyền, nhờ đó có thể trở thành một “mũi tên” chỉ về nơi chúng được sinh ra.
Những năm sau đó, IceCube cùng các đài quan sát khác góp phần hình thành thiên văn học đa sứ giả, kết hợp ánh sáng, neutrino, tia vũ trụ và sóng hấp dẫn để nghiên cứu cùng một hiện tượng. Năm 2017, một neutrino năng lượng cao được liên hệ với blazar TXS 0506+056; sau đó IceCube còn báo cáo bằng chứng phát neutrino từ thiên hà hoạt động NGC 1068 và từ chính Ngân Hà. Những kết quả này giúp thu hẹp cuộc truy tìm lâu đời về nguồn gốc các tia vũ trụ năng lượng cao.
Một giải Nobel cho khoa học lớn và hợp tác dài hạn
Viện Hàn lâm Khoa học Hoàng gia Thụy Điển trao riêng Nobel Vật lý 2026 cho Halzen với lý do ông có “những đóng góp mang tính quyết định” đối với IceCube và việc phát hiện neutrino năng lượng cao có nguồn gốc thiên văn. Giải thưởng trị giá 12 triệu krona Thụy Điển. Tuy vậy, cả Halzen và các tổ chức điều hành IceCube đều nhấn mạnh đây là thành quả của một cộng đồng quốc tế rộng lớn, hiện quy tụ hàng trăm nhà khoa học từ nhiều quốc gia và cơ sở nghiên cứu.
Ý nghĩa của giải thưởng vượt ra ngoài một thiết bị đơn lẻ. IceCube cho thấy có thể biến chính môi trường tự nhiên thành một phần của kính thiên văn: băng Nam Cực vừa là vật chất để neutrino tương tác, vừa là cấu trúc chứa hệ cảm biến. Mô hình đó đã thay đổi cách con người nghĩ về việc quan sát vũ trụ, đồng thời thúc đẩy các kế hoạch mở rộng trong tương lai như IceCube-Gen2, hướng tới độ nhạy cao hơn nhiều. Với Halzen, phần thú vị nhất của câu chuyện có lẽ vẫn nằm phía trước: mỗi neutrino được phát hiện có thể mang theo thông tin từ những nơi mà ánh sáng khó tiếp cận.
