フランシス・ハルツェン氏、IceCubeニュートリノ研究でノーベル物理学賞を受賞

宇宙への新たな窓を開いたノーベル賞

フランシス・ハルツェン氏が、IceCubeニュートリノ天文台への貢献と天体物理起源の高エネルギー・ニュートリノの発見により、ノーベル物理学賞を受賞した。スウェーデン王立科学アカデミーは火曜日、ストックホルムで受賞を発表し、光ではなくほとんど質量のない粒子を使って宇宙を研究する手段を科学者に与えた一連の業績を称えた。

82歳でベルギー生まれのハルツェン氏は、IceCube計画を主導するウィスコンシン大学マディソン校に所属している。天文台自体は南極大陸の南極点に位置する研究施設で、広大な体積の氷を利用して深宇宙から到来する粒子の痕跡を捉える。

この受賞は、何十年にもわたる忍耐強い装置構築とデータ解析を現代天体物理学の中心に据えるものであり、ハルツェン氏は従来の望遠鏡では到達できない領域へとこの分野を拡大するのに貢献した。

ノーベル委員会からの称賛

ノーベル物理学委員会の委員長マーク・ピアース氏は、ハルツェン氏の貢献を広い視野で表現した。ニュースリリースの中でピアース氏は、ハルツェン氏が研究者と技術者の国際チームを率い、ともに「素晴らしい装置」を提供したと述べ、その粘り強さと科学的ビジョンが新たな種類の天文学への道を開いたと付け加えた。

「新たな種類の天文学」というこの言葉は、この受賞の本質を捉えている。IceCubeは光子を集めるのではなく、惑星や恒星、人体をほとんど完全に気づかれずに通り抜ける粒子であるニュートリノを集める。

ハルツェン氏の反応：驚き、そしてある種の奇妙さ

ハルツェン氏は火曜日、イタリアから電話でノーベル委員会と話した。発表は大きな驚きであり、当然予想していなかったと述べた。また、過去に自分が受賞すると予想する人々がいたものの、実際の発表はなお彼を、彼の言葉を借りれば「奇妙な」気持ちにさせたと語った。

AP通信による同氏への連絡の試みは、すぐには成功しなかった。

受賞の背景にある物理学

あらゆるものを通り抜けるゴースト粒子

ニュートリノは、その質量が理解するのが難しいほど小さい、微小な宇宙粒子である。また遍在している。太陽を含む恒星から流れ出し、毎秒数兆個が人体を通り抜けるが、通過の痕跡を残さない。

ほとんど相互作用しないため、科学者はニュートリノが移動する様子を単純に観察することはできない。代わりに研究者は、これらの幽霊のような粒子が別の物質と衝突する稀な機会に何が起こるかを測定する。そうした衝突は光の閃光や荷電粒子を生み出す。これはニュートリノがそこに存在したという間接的な証拠であり、どこから来てどれほどのエネルギーを運んだかについての手がかりとなる。

宇宙からのメッセンジャー

ハルツェン氏は、科学者が宇宙からのメッセンジャーと見なす稀なニュートリノ群に注目した。これらの粒子は宇宙がどのように進化したかについての情報を運び、従来の天文学が依拠する電磁気的信号とは異なる観測チャネルを提供する。それらを捉えることで、研究者はそうでなければ隠されたままの激しく遠方の現象を探ることができる。

世界の底での検出器の建設

この受賞の中心にある装置は、従来の天文台にあるものとはまったく異なる。IceCubeは南極点の氷床に設置されており、その極端な条件と、提供される媒体の透明さと体積のために選ばれた場所である。そこでは地表のはるか下で、検出器がニュートリノの相互作用によって残されるかすかな痕跡を監視している。

南極点でニュートリノを捉えるハルツェン氏の研究は1980年代にさかのぼる。その時間軸はおよそ40年にわたり、多くの人が非現実的と考えたアイデアから、ウィスコンシン大学マディソン校を主導機関として国際共同研究が運用する実際の施設へと至っている。

この事業の規模は、ノーベル委員会がビジョンと粘り強さの両方を強調した理由を説明するのに役立つ。南極大陸で検出器を設置し運用するには、地球上で最も過酷な環境の一つに耐えられる工学と、多くの機関や国の研究者と技術者の持続的な協力が必要である。

この受賞が一つの発見を超えて重要な理由

この賞は、天文学の手法の変化を浮き彫りにしている。その歴史の大半において、この分野は可視光、電波、赤外線、X線、ガンマ線といったスペクトル全体にわたる光を集めることで発展してきた。ニュートリノ天文学は、自然界で最も高エネルギーの過程のいくつかによって生み出される、根本的に異なる種類の信号を加える。

ニュートリノはほとんど相互作用しないため、光が遮られたり吸収されたりする領域から逃れ、膨大な距離を越えて情報を運ぶことができる。この性質がニュートリノを宇宙のメッセンジャーとして価値あるものにし、それらを捉えるために建設された検出器をまったく新しいタイプの望遠鏡として価値あるものにしている。

賞そのものについて

今年の物理学賞には1200万スウェーデン・クローナ、およそ120万ドル相当の賞金が伴う。この金額は、個人受賞者、少人数の受賞者グループ、組織のいずれに授与される場合でも同じである。

昨年は3人の科学者がノーベル物理学賞を分け合った。スウェーデン王立科学アカデミーによってストックホルムで発表された今年の受賞は、一人の研究者と一つの数十年にわたる計画を科学的注目の中心に置くものである。

要点をひと目で

• 受賞者：フランシス・ハルツェン氏、82歳、ベルギー生まれ、ウィスコンシン大学マディソン校所属。
• 受賞理由：IceCubeニュートリノ天文台への貢献と天体物理起源の高エネルギー・ニュートリノの発見。
• 施設：IceCubeは南極大陸の南極点に位置し、ウィスコンシン大学マディソン校が主導機関。
• 起源：南極点でニュートリノを捉えるハルツェン氏の研究は1980年代にさかのぼる。
• 賞金：1200万スウェーデン・クローナ、約120万ドル。
• 発表：ストックホルムのスウェーデン王立科学アカデミーによって行われた。

委員会が強調したこと

ノーベル委員会の声明は、単一の測定よりも、ある能力の創出に焦点を当てていた。実際に機能する検出器を提供した国際チームを編成し率いることで、ハルツェン氏は宇宙ニュートリノ研究を可能にする基盤の確立に貢献し、そうすることで委員会委員長によれば、宇宙を見る新たな方法を開拓するのに貢献した。

1980年代に研究を始めた研究者にとって、この受賞は集大成として訪れる。彼がキャリアをかけて追い求めてきた粒子は、目に見えず、ほとんど質量がなく、止めることがほぼ不可能である。火曜日をもって、それらはノーベル賞の対象にもなった。

この記事はPhys.orgの報道に基づいています。元の記事を読む。