جائزة نوبل لفتح نافذة جديدة على الكون
فاز فرانسيس هالزن بجائزة نوبل في الفيزياء لإسهاماته في مرصد IceCube للنيوترينو واكتشاف النيوترينوات عالية الطاقة ذات الأصل الفلكي. وأعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم الجائزة في ستوكهولم يوم الثلاثاء، لتكرم بذلك مجموعة من الأعمال التي منحت العلماء وسيلة لدراسة الكون باستخدام جسيمات تكاد تكون عديمة الكتلة بدلًا من الضوء.
هالزن، البالغ من العمر 82 عامًا والمولود في بلجيكا، منتسب إلى جامعة ويسكونسن–ماديسون، المؤسسة الرائدة وراء مشروع IceCube. أما المرصد نفسه فهو منشأة بحثية تقع في القطب الجنوبي في أنتاركتيكا، حيث يُستخدم حجم هائل من الجليد لالتقاط آثار جسيمات قادمة من أعماق الفضاء.
ويضع هذا التكريم عقودًا من بناء الأدوات والصبر وتحليل البيانات في قلب الفيزياء الفلكية الحديثة — وهو مجال ساعد هالزن في توسيعه إلى مناطق لا تستطيع التلسكوبات التقليدية الوصول إليها.
إشادة من لجنة نوبل
وصف مارك بيرس، رئيس لجنة نوبل للفيزياء، إسهام هالزن بعبارات واسعة. وفي بيان صحفي، قال بيرس إن هالزن قاد فريقًا دوليًا من الباحثين والمهندسين قدموا معًا "أداة رائعة"، مضيفًا أن مثابرته ورؤيته العلمية مهّدتا الطريق لنوع جديد من علم الفلك.
وتلك العبارة — نوع جديد من علم الفلك — تلتقط جوهر الجائزة. فبدلًا من جمع الفوتونات، يجمع IceCube النيوترينوات، وهي جسيمات تمر عبر الكواكب والنجوم وأجساد البشر دون أن يُلاحظها أحد تقريبًا.
رد فعل هالزن: مفاجأة، وشيء أغرب
تحدث هالزن مع لجنة نوبل هاتفيًا من إيطاليا يوم الثلاثاء. وقال إن الإعلان جاء مفاجأة كبيرة وإنه لم يكن يتوقعه بوضوح. وأشار أيضًا إلى أن الناس توقعوا في الماضي أنه سيفوز بالجائزة، ومع ذلك فإن الإعلان الفعلي تركه يشعر، على حد وصفه، بشعور غريب.
ولم تنجح محاولات وكالة أسوشيتد برس للوصول إليه على الفور.
الفيزياء وراء الجائزة
جسيمات شبحية تتدفق عبر كل شيء
النيوترينوات جسيمات كونية صغيرة كتلتها ضئيلة إلى حد يصعب إدراكه. وهي أيضًا موجودة في كل مكان. تتدفق من النجوم بما في ذلك الشمس، وتمر تريليونات منها عبر جسم الإنسان كل ثانية دون أن تترك أي أثر لمرورها.
ولأنها تتفاعل نادرًا جدًا، لا يستطيع العلماء ببساطة النظر إلى النيوترينوات أثناء انتقالها. وبدلًا من ذلك، يقيس الباحثون ما يحدث في المناسبات النادرة التي يصطدم فيها أحد هذه الجسيمات الشبحية بجزء آخر من المادة. وتنتج عن تلك الاصطدامات ومضات ضوء أو جسيمات مشحونة — دليل غير مباشر على أن نيوترينو كان موجودًا هناك أصلًا، وخيط يدل على مصدره ومقدار الطاقة التي حملها.
رسل من الكون
ركّز هالزن اهتمامه على مجموعة نادرة من النيوترينوات يعتبرها العلماء رسلًا من الكون. تحمل هذه الجسيمات معلومات عن كيفية تطور الكون، وتوفر قناة رصد مختلفة عن الإشارات الكهرومغناطيسية التي يعتمد عليها علم الفلك التقليدي. ومن خلال التقاطها، يمكن للباحثين سبر ظواهر عنيفة وبعيدة كانت ستبقى مخفية لولا ذلك.
بناء كاشف في قاع العالم
الأداة التي تقف في قلب الجائزة لا تشبه أي شيء في مرصد تقليدي. يقع IceCube في الغطاء الجليدي عند القطب الجنوبي، وهو موقع اختير لظروفه القصوى ولصفاء الوسط وحجمه الذي يوفره. وهناك، في الأعماق تحت السطح، يراقب الكاشف التواقيع الخافتة التي تخلّفها تفاعلات النيوترينو.
يعود بحث هالزن في التقاط النيوترينوات عند القطب الجنوبي إلى الثمانينيات. ويمتد هذا الجدول الزمني عبر نحو أربعة عقود — من فكرة اعتبرها كثيرون غير عملية إلى منشأة عاملة تديرها تعاونية دولية، مع جامعة ويسكونسن–ماديسون كمؤسسة رائدة لها.
ويساعد حجم هذا المسعى في تفسير سبب تشديد لجنة نوبل على الرؤية والمثابرة معًا. فنشر وتشغيل كاشف في أنتاركتيكا يتطلب هندسة قادرة على الصمود في أحد أقسى البيئات على الأرض، إلى جانب تعاون مستمر بين باحثين ومهندسين من مؤسسات وبلدان عديدة.
لماذا تهم الجائزة أبعد من اكتشاف واحد
تسلط الجائزة الضوء على تحول في طريقة إجراء علم الفلك. فطوال معظم تاريخه، تقدم هذا المجال عبر جمع الضوء عبر الطيف — المرئي والراديو والأشعة تحت الحمراء والأشعة السينية وأشعة غاما. ويضيف علم فلك النيوترينو نوعًا مختلفًا جوهريًا من الإشارات، وهو نوع تنتجه بعض أكثر العمليات طاقة في الطبيعة.
ولأن النيوترينوات نادرًا ما تتفاعل، فإنها تستطيع الإفلات من مناطق كان الضوء سيُحجب أو يُمتص فيها، حاملة معلومات عبر مسافات هائلة. وهذه الخاصية تجعلها قيّمة كرسل كونية، وتجعل الكاشفات المبنية لالتقاطها قيّمة كتلسكوبات من نوع جديد تمامًا.
الجائزة نفسها
تحمل جائزة الفيزياء هذا العام مبلغًا قدره 12 مليون كرونة سويدية، أي ما يعادل نحو 1.2 مليون دولار. والمبلغ نفسه سواء ذهب إلى فائز فردي أو مجموعة صغيرة من الفائزين أو منظمة.
وفي العام الماضي، تقاسم ثلاثة علماء جائزة نوبل في الفيزياء. أما إعلان هذا العام، الذي أصدرته الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم في ستوكهولم، فيضع باحثًا واحدًا ومشروعًا واحدًا ممتدًا لعقود في مركز الضوء العلمي.
النقاط الرئيسية في لمحة
- الفائز: فرانسيس هالزن، 82 عامًا، مولود في بلجيكا ومنتسب إلى جامعة ويسكونسن–ماديسون.
- سبب التكريم: إسهامات في مرصد IceCube للنيوترينو واكتشاف النيوترينوات عالية الطاقة ذات الأصل الفلكي.
- المنشأة: يقع IceCube عند القطب الجنوبي في أنتاركتيكا، مع جامعة ويسكونسن–ماديسون كمؤسسة رائدة له.
- البدايات: يعود عمل هالزن على التقاط النيوترينوات عند القطب الجنوبي إلى الثمانينيات.
- قيمة الجائزة: 12 مليون كرونة سويدية، نحو 1.2 مليون دولار.
- الإعلان: أصدرته الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم في ستوكهولم.
ما شددت عليه اللجنة
ركّز بيان لجنة نوبل أقل على قياس واحد وأكثر على إنشاء قدرة. فمن خلال تجميع وقيادة فريق دولي قدّم كاشفًا عاملًا، ساعد هالزن في تأسيس البنية التحتية التي تجعل أبحاث النيوترينو الكوني ممكنة — وبذلك، وفقًا لرئيس اللجنة، ساعد في ريادة طريقة جديدة للنظر إلى الكون.
وبالنسبة لباحث بدأ عمله في الثمانينيات، تأتي الجائزة كتتويج لمسيرته. فالجسيمات التي أمضى مسيرته في مطاردتها غير مرئية، وتكاد تكون عديمة الكتلة، ويستحيل تقريبًا إيقافها. واعتبارًا من يوم الثلاثاء، أصبحت أيضًا موضوعًا لجائزة نوبل.
This article is based on reporting by Phys.org. Read the original article.
Originally published on phys.org