أعلنت الأكاديمية الملكية السويدية للعلوم، الثلاثاء، منح جائزة نوبل في الفيزياء لعام 2026 للعالم البلجيكي فرانسيس هالزن، تقديراً لـ«إسهاماته الحاسمة في مرصد آيس كيوب للنيوترينوات واكتشاف النيوترينوات عالية الطاقة ذات المنشأ الفيزيائي الفلكي»، في إنجاز فتح نافذة جديدة على أسرار الكون.
ووفقاً للهيئة المانحة لجائزة نوبل، يعود تكريم هالزن إلى رؤيته العلمية التي مكّنت الباحثين من استخدام جليد القطب الجنوبي لرصد جسيمات تُعرف باسم «النيوترينوات»، وهي جسيمات منتشرة في أنحاء الكون، لكنها نادراً ما تتفاعل مع المادة، ما يجعل اكتشافها بالغ الصعوبة.
طرح هالزن، للمرة الأولى عام 1988، فكرة استخدام جليد القطب الجنوبي لرصد «النيوترينوات». فعندما يصطدم نيوترينو بنواة ذرية، يمكن أن ينتج عن ذلك وميض ضوئي بالغ الضعف، تستطيع أجهزة استشعار خاصة رصده داخل الجليد.
وتوفّر منطقة القطب الجنوبي ظروفاً ملائمة لهذا النوع من الرصد، إذ يمتد تحتها جليد نقي وشفاف نسبياً، كما تتميز المنطقة باستقرارها الجيولوجي، ما يساعد على تقليل مصادر التشويش التي قد تؤثر في عمليات الرصد.
وحظيت فكرة هالزن بدعم باحثين آخرين، وأُجريت، بعد سنوات قليلة، تجارب أولية باستخدام أجهزة استشعار مدفونة داخل الجليد. وتطورت الفكرة لاحقاً إلى بناء «مرصد آيس كيوب للنيوترينوات»، الذي يمتد داخل نحو كيلومتر مكعب من الجليد.
واكتمل بناء المرصد عام 2011، ويضم شبكة ضخمة من أجهزة استشعار الضوء، موزَّعة داخل الجليد على أعماق كبيرة. وتلتقط هذه الأجهزة الومضات الناتجة عن تفاعلات النيوترينوات، ما يتيح للعلماء تحديد خصائص هذه الجسيمات واتجاهاتها ومصادرها المحتملة.
جسيمات تخترق الأرض
توجد «النيوترينوات» في كل مكان تقريباً، لكنها لا تتفاعل بسهولة مع المادة. ويمكن لملايين أو مليارات منها أن تمر عبر الأرض وأجسامنا من دون أن نشعر بها أو نلاحظ آثارها.
وفي حالات نادرة للغاية، يتفاعل نيوترينو مع نواة ذرية، وينتج عن هذا التفاعل وميض ضوئي يمكن لأجهزة الرصد المتخصصة التقاطه. ولهذا السبب، يحتاج العلماء إلى استخدام أحجام هائلة من المواد، مثل الجليد، لزيادة فرص تسجيل هذه التفاعلات النادرة.
وتكتسب «النيوترينوات» أهمية خاصة لأنها تستطيع الوصول إلى الأرض من مصادر كونية بعيدة من دون أن تنحرف عن مسارها أو تفقد قدراً كبيراً من طاقتها، بخلاف كثير من الجسيمات الأخرى التي تتأثر أثناء رحلتها عبر الفضاء.
نافذة جديدة على أكثر مناطق الكون عنفاً
يعرف العلماء منذ فترة طويلة أن الكون يضم ما يشبه «مسرّعات جسيمات» طبيعية هائلة، قادرة على إطلاق جسيمات بطاقة تصل إلى مليون ضعف الطاقات التي يمكن تحقيقها في المختبرات على الأرض.
لكن كثيراً من هذه المصادر لا يزال غامضاً، إذ لا يعرف العلماء بصورة كاملة ماهيتها أو أماكن وجودها أو العمليات الفيزيائية التي تحدث داخلها وتنتج هذه الطاقات الهائلة.
وتنشأ «النيوترينوات» عالية الطاقة في البيئات نفسها التي تُنتَج فيها أنواع أخرى من الجسيمات. غير أن قدرتها على السفر لمسافات هائلة من دون أن تنحرف عن مسارها أو تفقد قدراً كبيراً من طاقتها تجعلها أداة فريدة لدراسة هذه البيئات الكونية شديدة العنف.
وبعد تشغيل «مرصد آيس كيوب»، تمكّن الباحثون من رصد أولى النيوترينوات عالية الطاقة، ثم أعلنوا، بعد بضع سنوات، اكتشاف نيوترينوات ثبت أنها لا يمكن أن تكون قد نشأت داخل نظامنا الشمسي، ما فتح الباب أمام البحث المنهجي عن مصادر هذه الجسيمات في الكون.
ومنذ ذلك الحين، تواصل أجهزة «آيس كيوب» تسجيل تفاعلات النيوترينوات بصورة مستمرة، ما يوفّر للعلماء معلومات جديدة عن البيئات الكونية القادرة على إنتاج هذه الجسيمات عالية الطاقة، وقد يساعد مستقبلاً في الكشف عن ظواهر كونية لم تكن معروفة من قبل.
تتبّع مصادر النيوترينوات
ساعدت دراسة «النيوترينوات» الفيزيائيين أيضاً على اختبار العمليات التي تحدث داخل الشمس وفهمها، إضافة إلى ما يحدث أثناء انفجار النجوم.
وتتمثل الفكرة الأساسية وراء «آيس كيوب» في الارتقاء بعلم فلك «النيوترينوات» إلى مستوى جديد، أملاً في أن توفّر هذه الجسيمات معلومات عن ظواهر كونية قد تختفي خلف سحب الغبار، أو عن أجسام بعيدة جداً إلى حدّ أن أشكال الإشعاع الأخرى قد تكون ضعفت أو تلاشت أثناء رحلتها إلى الأرض.
ومن المتوقع أن يشهد علم فلك «النيوترينوات» تطوراً كبيراً خلال السنوات المقبلة، مع ظهور مشروعات جديدة تسير على الطريق الذي مهّده «آيس كيوب»، وتوسّع قدرة العلماء على رصد هذه الجسيمات الغامضة واستخدامها لفهم أكثر مناطق الكون تطرّفاً.
