Nhà vật lý người Mỹ gốc Bỉ Francis Halzen vừa được xướng tên tại giải Nobel Vật lý Năm 2026 nhờ những đóng góp mang tính bước ngoặt cho Đài quan sát Neutrino IceCube. Công trình của ông giúp nhân loại lần đầu tiên phát hiện các neutrino năng lượng cao có nguồn gốc ngoài Trái Đất. Thành tựu này không chỉ giải mã những hiện tượng cực đoan nhất ở những khu vực xa xôi của vũ trụ mà còn chính thức mở ra một phương thức hoàn toàn mới: Thiên văn học neutrino.
Trong vật lý lượng tử, neutrino thường được ví là những “sứ giả ma quái”. Đây là loại hạt hạ nguyên tử có khối lượng gần như bằng 0, không mang điện tích và tương tác cực kỳ yếu với vật chất. Mỗi giây, có hàng nghìn tỷ hạt neutrino đâm xuyên qua cơ thể chúng ta mà không để lại bất kỳ dấu vết nào.
Tuy nhiên, chính đặc tính "tàng hình" khó nắm bắt này lại biến chúng thành những "sứ giả" hoàn hảo. Khác với ánh sáng hay các dạng bức xạ điện từ dễ bị vật chất hấp thụ, tán xạ hoặc bị từ trường làm lệch hướng, neutrino có thể băng qua không gian bao la vô tận gần như không bị cản trở. Nhờ vậy, khi đến Trái Đất, chúng mang theo nguyên vẹn thông tin về cội nguồn nơi chúng sinh ra.
Đó thường là những môi trường khốc liệt nhất vũ trụ như rìa các hố đen siêu khối lượng, các vụ nổ sao (supernova), hay các “nhà máy” gia tốc hạt khổng lồ. Việc “bắt” được các hạt này giúp giới khoa học tiếp cận những góc khuất mà những phương pháp quan sát bằng ánh sáng truyền thống đành bất lực.
Để “tóm gọn” những hạt gần như vô hình này, năm 1988, Francis Halzen đưa ra một ý tưởng táo bạo: Tận dụng lớp băng tinh khiết ở Nam Cực làm môi trường dò neutrino. Từng bị hoài nghi là khó khả thi, ý tưởng này cuối cùng đã trở thành nền tảng cho IceCube - một “kính thiên văn” khổng lồ được xây dựng sâu dưới lớp băng Nam Cực, biến chính môi trường tự nhiên khắc nghiệt nơi đây thành một máy dò hạt quy mô lớn.
Hoàn thiện vào năm 2011 gần Trạm Nam Cực Amundsen-Scott, IceCube sử dụng một thể tích băng khổng lồ lên tới 1km³. Hệ thống gồm hơn 5.000 cảm biến ánh sáng được cấy sâu dưới bề mặt băng tới 2.500m. Do neutrino cực kỳ hiếm khi tương tác với vật chất, nên một lượng băng khổng lồ là điều kiện bắt buộc để tăng xác suất "bắt gặp" chúng. Khi một neutrino tình cờ va chạm với nguyên tử trong băng, sẽ tạo ra các hạt thứ cấp mang điện, phát ra những tia sáng le lói. Nhờ độ trong suốt và tinh khiết tuyệt đối của băng Nam Cực, các cảm biến có thể ghi nhận những tia sáng yếu ớt này, từ đó tái tạo lại hướng đi và năng lượng của neutrino để truy vết cội nguồn của chúng ngoài không gian.
Nhờ IceCube, nhân loại đã xác định được các thiên hà xa xôi là nguồn phát neutrino, đồng thời tìm thấy dấu hiệu của những hạt này ngay trong Dải Ngân hà. Công trình của nhà vật lý Halzen không chỉ là một khám phá đơn lẻ, mà đã cung cấp cho thế giới một "giác quan" mới. Cùng với kính thiên văn quang học, tia X, tia gamma và công cụ quan sát sóng hấp dẫn, thiên văn học neutrino đang góp phần hoàn thiện xu hướng nghiên cứu “đa sứ giả” để giải mã toàn diện các hiện tượng vũ trụ.
Giáo sư Halzen, nay 82 tuổi và đang công tác tại Đại học Wisconsin-Madison (Mỹ), đã dành hàng thập kỷ kiên trì theo đuổi ý tưởng này. Hành trình từ bản đề xuất năm 1988 đến giải Nobel Vật lý Năm 2026 cho thấy giá trị của một tầm nhìn dài hạn. Dù thành tựu này chưa mang lại ứng dụng trực tiếp trong đời sống hàng ngày, nhưng lịch sử khoa học đã chứng minh: Những nền tảng tri thức cơ bản luôn là bệ phóng cho các cuộc cách mạng công nghệ trong tương lai.
Theo Giáo sư Halzen, thành tựu của IceCube mới chỉ là bước khởi đầu. Dự án đang chuẩn bị nâng cấp lên hệ thống IceCube-Gen2 với quy mô lớn gấp 8 lần hiện tại. Với ông, điều hấp dẫn nhất của khoa học là một khi nhân loại có thêm một cách mới để quan sát vũ trụ, những phát hiện vĩ đại nhất thường sẽ xuất hiện từ những điều nhân loại chưa từng ngờ tới./.
Nobel 2026: Giải mã bí ẩn vũ trụ nhờ các hạt neutrino
Nghiên cứu của Giáo sư Francis Halzen tập trung ghi nhận các hạt neutrino-những hạt hạ nguyên tử siêu nhỏ được coi là "sứ giả vũ trụ" giúp giải mã sự tiến hóa của vũ trụ.
