Khi nhận cuộc gọi từ Ủy ban Nobel hôm 6/10, Francis Halzen không ở phòng thí nghiệm hay một đài quan sát. Ông đang ở Turin, Italy, và vẫn làm việc với một đề xuất nghiên cứu mới.
“Tôi hy vọng giải thưởng này sẽ giúp đề xuất được phê duyệt”, Halzen nói qua điện thoại với Ủy ban Nobel, khiến những người có mặt bật cười. Với nhà vật lý 82 tuổi, Nobel dường như không phải dấu chấm hết cho một hành trình khoa học kéo dài hàng thập kỷ.
 |
| Giáo sư Francis Halzen. Ảnh: Reuters. |
Halzen được trao Nobel Vật lý 2026 “vì những đóng góp quyết định cho Đài quan sát neutrino IceCube và phát hiện neutrino năng lượng cao có nguồn gốc vật lý thiên văn”. Công trình của ông đã mở ra một phương thức mới để quan sát vũ trụ, không dựa vào ánh sáng mà bằng những hạt gần như vô hình có thể xuyên qua vật chất.
Halzen không xa lạ với việc được nhắc đến như một ứng viên Nobel. Ông cho biết kể từ khi công bố nghiên cứu về neutrino vũ trụ năm 2013, ông thường được dự đoán là một trong những ứng viên sáng giá. Trong bất kỳ năm nào, ông tự ước tính cơ hội của mình chỉ khoảng 1/20.
“Tôi chỉ cần sống đủ lâu”, Halzen nói sau khi nhận Nobel.
Từ cậu bé mê Tour de France đến nhà vật lý
Con đường đưa ông Halzen đến với Nobel không bắt đầu bằng giấc mơ nghiên cứu vũ trụ.
Sinh ra tại Bỉ năm 1944, Halzen từng mơ trở thành một tay đua Tour de France. Ông cũng không lớn lên với mục tiêu trở thành nhà vật lý thiên văn. Cha ông điều hành một công ty xây dựng và Halzen ban đầu học kỹ thuật với ý định sau này tham gia công việc của gia đình, theo tờ la Repubblica.
Nhưng chỉ sau khoảng một học kỳ, ông nhận ra kỹ thuật không dành cho mình và chuyển sang toán học. Hai năm sau, ông tiếp tục chuyển hướng sang vật lý lý thuyết.
 |
| Giáo sư Francis Halzen được trao Nobel Vật lý 2026. |
Tại Đại học Louvain, Halzen theo đuổi vật lý hạt. Ông nghiên cứu quark, sau đó làm việc tại CERN và Brookhaven trước khi gia nhập Đại học Wisconsin-Madison. Một cuộc phỏng vấn lịch sử do Viện Vật lý Mỹ thực hiện năm 2020 cho thấy phần lớn sự nghiệp ban đầu của ông gắn với những câu hỏi rất cơ bản của vật lý hạt, thay vì thiên văn học.
Có một chi tiết khá đặc biệt trong mối quan hệ giữa Halzen và cha mình. Người cha từng định hướng ông theo ngành xây dựng cuối cùng đến thăm ông tại CERN. Khi chứng kiến các sinh viên chăm chú ghi chép trong một buổi thuyết trình của con trai, ông mới thấy rõ Halzen đã thực sự đi theo một con đường khác.
Trớ trêu là nhiều thập kỷ sau, Halzen vẫn phải quay lại với một phần “di sản” từ ngành xây dựng của gia đình. Lần này, ông không xây nhà mà xây một trong những máy dò hạt lớn nhất thế giới.
Ý tưởng từng bị xem là “dễ thương nhưng không thể hoạt động”
Halzen bắt đầu quan tâm đến neutrino từ giữa thập niên 1980. Sau khi giới khoa học phát hiện neutrino liên quan đến siêu tân tinh SN 1987A, câu hỏi lớn xuất hiện là liệu những hạt gần như không tương tác với vật chất này có thể trở thành công cụ để quan sát vũ trụ?
Halzen và các cộng sự bắt đầu nghĩ đến một cách phát hiện neutrino ở quy mô lớn. Ý tưởng dần hình thành: thay vì xây một kính thiên văn thông thường, họ có thể biến băng Nam Cực thành một máy dò khổng lồ.
Neutrino là những hạt gần như không có khối lượng và không mang điện tích. Chúng tương tác với vật chất cực kỳ hiếm, đồng nghĩa phần lớn neutrino có thể xuyên qua Trái Đất mà không để lại dấu vết. Mỗi giây có hàng nghìn tỷ neutrino đi xuyên qua cơ thể con người. Chính đặc tính này khiến chúng có giá trị đối với các nhà khoa học nhưng cũng khiến việc phát hiện chúng trở nên khó khăn.
Cách giải quyết của Halzen là xây một máy dò thật lớn. Băng Nam Cực có những lợi thế đặc biệt. Ở độ sâu lớn, băng trong, tối và ổn định, phù hợp để ghi nhận những tia sáng cực yếu sinh ra khi neutrino hiếm hoi va chạm với vật chất. IceCube vì thế không cần xây một cấu trúc khổng lồ trên mặt đất. Các cảm biến quang học được đặt sâu khoảng 2,5 km dưới bề mặt băng.
Nhưng ý tưởng này từng khiến không ít người hoài nghi.
Khi chúng tôi bắt đầu dự án này, mọi người đều nhận ra đây có thể là một ý tưởng dễ thương nhưng rất ít người tin rằng nó sẽ thành công, kể cả tôi”, ông Halzen kể lại. “Vì vậy, đây giống như một cuộc phiêu lưu mà thành công không được đảm bảo”, theo CNN.
 |
| Đài quan sát được hoàn thành vào năm 2011. Ảnh: CNN. |
Thử nghiệm đầu tiên, AMANDA, trở thành bước đệm cho IceCube. Nhóm nghiên cứu phải mất nhiều năm tìm hiểu tính chất quang học của lớp băng sâu trước khi có thể biến nó thành môi trường phát hiện hạt. Halzen từng mô tả giai đoạn này như một quá trình vừa nghiên cứu vừa thử nghiệm, bởi ban đầu họ gần như không biết liệu băng sâu có đủ trong để sử dụng hay không.
IceCube sau đó được xây dựng với quy mô khoảng một km3 băng. Hàng nghìn cảm biến quang học được đặt trong các giếng khoan sâu dưới lớp băng. Đến nay, dự án quy tụ khoảng 450 nhà khoa học thuộc 58 tổ chức tại 14 quốc gia.
Đó cũng là lý do Halzen luôn nhấn mạnh rằng Nobel không phải phần thưởng dành riêng cho một cá nhân.
Sau khi biết tin, ông gọi IceCube là một nỗ lực hợp tác quy mô lớn. Trong cuộc trò chuyện đầu tiên với Nobel Prize Outreach, Halzen nhớ lại rằng điều khiến ông kinh ngạc nhất khi nhìn lại dự án là nhóm nghiên cứu đã thực sự được cấp kinh phí để theo đuổi một ý tưởng lớn và đầy rủi ro như vậy. Ông nói mình đón nhận từng cột mốc của IceCube với sự ngạc nhiên nhiều hơn là cảm giác tự hào.
Người đứng sau “con mắt” ở Nam Cực chưa từng đến Nam Cực
Một trong những nghịch lý thú vị nhất về Halzen là ông đứng sau một trong những dự án khoa học nổi tiếng nhất tại Nam Cực nhưng bản thân lại chưa từng đến nơi này.
Halzen từng giải thích rằng ông là một nhà vật lý lý thuyết, còn việc vận hành tại Nam Cực nên dành cho những kỹ thuật viên thực sự cần thiết. Ông cho rằng nếu mình không trực tiếp cần có mặt ở đó để làm công việc kỹ thuật, việc đến Nam Cực cũng không mang lại nhiều ý nghĩa cho dự án.
 |
| Đài quan sát neutrino IceCube tại Trạm Nam Cực Amundsen-Scott, ở Nam Cực. Ảnh: NSF. |
Trong một dự án như IceCube, phần khó nhất không đơn giản là khoan một lỗ sâu vào băng và thả cảm biến xuống. Nhóm nghiên cứu phải phân biệt những tín hiệu cực hiếm từ neutrino vũ trụ với lượng lớn hạt được tạo ra trong khí quyển Trái Đất.
Theo Halzen, IceCube phát hiện khoảng 3.000 hạt mang điện mỗi giây. Trong số đó, nhóm nghiên cứu phải tìm ra khoảng một neutrino vũ trụ mỗi ngày, và chỉ khoảng một trường hợp mỗi tháng có thể được xác nhận hoàn toàn.
Đó là một bài toán đòi hỏi sự kiên nhẫn hơn là những khoảnh khắc đột phá liên tục.
Năm 2013, IceCube lần đầu phát hiện một dòng neutrino năng lượng cao có nguồn gốc ngoài Trái Đất, chứng minh rằng “thiên văn học neutrino” thực sự khả thi. Ban đầu, các nhà khoa học chưa biết chính xác những hạt này đến từ đâu. Sau đó, IceCube cung cấp bằng chứng về các nguồn neutrino tại những thiên hà xa xôi và năm 2023 công bố phát hiện neutrino đến từ chính Dải Ngân hà.
Halzen ví IceCube như “một con mắt lớn làm bằng băng”, cho phép con người nhìn vũ trụ bằng neutrino thay vì ánh sáng. Những hạt này có thể mang thông tin về các môi trường cực đoan như lỗ đen, sao neutron hay những vụ nổ mạnh trong vũ trụ.
Những cuốn sách hay về châu Âu
Tri Thức - Znews giới thiệu tới độc giả các cuốn sách hay nên đọc để hiểu thêm về châu Âu, khu vực có bề dày lịch sử được mệnh danh là "lục địa già".
Độc giả có thể xem thêm tại đây.
