Francis Halzen, nobelfysikeren der aldrig har sat sine ben i Antarktis

Francis Halzen

Født	23. marts 1944 Tienen, Belgium
Erhverv	Fysiker
Priser	Balzan Prisen · Cocconi Prisen · Julius Wess Prisen

Francis Halzen har aldrig stået på den is, der gjorde ham berømt. I årtier argumenterede fysikeren fra University of Wisconsin–Madison for, at en blok antarktisk gletsjeris under Sydpolen, forsynet med lyssensorer, kunne opfange partikler fra universets mest voldsomme steder. Han skrev forslagene og stod i spidsen for det samarbejde, der byggede detektoren. Det var andre, der tog sig af borearbejdet og de lange, iskolde arbejdssæsoner. I efteråret tildelte Det Kongelige Svenske Videnskabsakademi ham Nobelprisen i fysik – alene – for et observatorium, som hundredvis af forskere og ingeniører havde opført sammen.

Det er den ensomhed, der gør historien så særpræget. Fysikpriser går som regel til to eller tre personer, og IceCube er resultatet af et samarbejde på tværs af mere end et dusin lande. Halzen fortæller selv om projektets tilblivelse som en kæde af tilfældigheder. „Jeg blev nærmest slæbt ind i det ved et tilfælde,“ sagde han i et interview til en mundtlig historie indsamlet af American Institute of Physics. Af de fire grundlæggere var han den eneste, der nogensinde havde skrevet et projektforslag.

Vejen til Sydpolen begyndte langt fra nogen is. Han blev født i Tienen i den flamske provins Flamsk Brabant den 23. marts 1944. Han læste fysik ved Det Katolske Universitet i Leuven, hvor han tog en kandidatgrad i 1966 og en doktorgrad i 1969 med en afhandling på nederlandsk om brudte symmetrier i hadroner. Derefter arbejdede han i to år som videnskabelig medarbejder på CERN, det europæiske partikelfysiklaboratorium nær Genève, før han krydsede Atlanten til Madison. Her har han nu arbejdet i mere end et halvt århundrede.

I Wisconsin arbejdede han som teoretiker med kvarker og sammenstød i partikelacceleratorer. I 1977 blev han professor, og i 1984 direktør for universitetets Institute for Elementary Particle Physics Research, en stilling han stadig bestrider. Samme år udgav han sammen med den britiske fysiker Alan D. Martin Quarks and Leptons, der hurtigt blev en standardlærebog i partikelfysik. Hans interesse var allerede begyndt at rette sig mod kosmiske stråler, som rammer Jorden med energier, ingen laboratorier kan nå.

I 1987 hørte han om en sovjetisk plan om at lytte efter neutrinoer i antarktisk is ved hjælp af radioantenner. Han vurderede, at signalet ville være for svagt, men isen blev ved med at optage ham. Neutrinoer har ingen elektrisk ladning og næsten ingen masse. De passerer gennem planeten uden at standse, og netop derfor er de nyttige: De ankommer i en lige linje fra det sted, hvor de blev dannet. I de sjældne tilfælde, hvor en neutrino rammer en atomkerne, dannes en ladet partikel, som udsender et svagt blåt glimt. Halzens forslag var at lede efter disse glimt i den klare, mørke og stabile is under polen. I 1988 fremlagde han idéen på en konference i Polen sammen med John Learned, der stod i spidsen for et projekt med en undervandsdetektor ud for Hawaii. „Jeg holdt et oplæg om AMANDA-konceptet … bare for at se, om nogen ville grine mig ud af lokalet,“ fortalte han. Ingen grinede.

Pilotprojektet AMANDA tog form omkring 1990 med en lille gruppe fysikere, heriblandt Halzens kollega fra Wisconsin, Bob Morse, der var projektets formelle hovedansvarlige forsker. Projektet var tæt på at få hele idéen til at kuldsejle. Nær overfladen var isen fuld af små luftbobler, som spredte lyset så kraftigt, at et glimt næsten øjeblikkeligt mistede sin retning. Længere nede viste isen sig at være langt klarere, end nogen havde forudset. AMANDA viste, at metoden kunne registrere neutrinoer, og at et egentligt teleskop måtte være både meget større og dybere.

I 2001 blev Halzen hovedansvarlig forsker for efterfølgeren, IceCube. Efter seks års arbejde, hvor hold smeltede huller med varmt vand og sænkede rækker af sensorer ned, inden vandet frøs til igen, stod observatoriet færdigt i 2011: en kubikkilometer instrumenteret is med 5.160 optiske moduler placeret i dybder på omkring 1.450 til 2.450 meter under overfladen. I 2013 offentliggjorde samarbejdet de første tegn på højenergetiske neutrinoer fra uden for solsystemet. Partiklerne havde langt højere energi end noget, der var blevet accelereret ved CERNs Large Hadron Collider, og tidsskriftet Physics World kårede opdagelsen som årets gennembrud. Senere forskning har sporet neutrinoer tilbage mod en blazar i udbrud ved navn TXS 0506+056, mod den aktive galakse NGC 1068 og i 2023 mod selve planet i vores egen Mælkevej.

Nobelkomitéens begrundelse fremhæver „afgørende bidrag“, og ordvalget er væsentligt. Halzen er teoretiker, og ifølge ham selv har han aldrig været i Antarktis – hverken under AMANDA-projektet eller siden. Et essay, som American Institute of Physics offentliggjorde efter annonceringen, argumenterede for, at han „ikke bedst forstås som den eneste drivkraft eller den store strateg“, og Mark Bowens bog om projektet, The Telescope in the Ice, giver en stor del af historien til folk som Morse og isspecialisten Bruce Koci, der stod for borearbejdet. Halzen bestrider det ikke. „Jeg ville ikke have været den hovedansvarlige forsker, hvis de ikke havde bedt mig om det,“ sagde han og fortalte, at han fik at vide, at projektet ikke ville blive gennemført uden ham som leder, netop som finansieringen var ved at blive frigivet. Der er også et hul i den videnskabelige fortælling: IceCube har påvist en vedvarende strøm af kosmiske neutrinoer, men de fleste har stadig ingen identificeret kilde, og selv den stærkeste kandidat, NGC 1068, blev observeret med en statistisk sikkerhed under den tærskel, fysikere bruger, når de erklærer en opdagelse.

Annonceringen den 6. oktober 2026 fandt ham i Italien, få dage efter at han havde talt om IceCube på en videnskabsfestival i Bergamo. „Det var en kæmpe overraskelse; jeg havde slet ikke forventet det,“ sagde han telefonisk på pressekonferencen i Stockholm. Han er den første, der har modtaget fysikprisen alene siden 1992, den 11. belgiske nobelprismodtager og det første aktive medlem af fakultetet ved University of Wisconsin, der har fået prisen siden 1975. Tidligere på året havde American Physical Society tildelt ham sin medalje for enestående forskningsresultater, og i 2024 blev han valgt ind i US National Academy of Sciences.

Han har brugt prisen som løftestang. „Jeg arbejder på et forslag, og jeg håber, at prisen kan hjælpe med at få det godkendt,“ sagde han til journalister i Madison, mens de lo. Hans samarbejde planlægger allerede IceCube-Gen2, en udvidelse til omkring otte kubikkilometer is, hvis fulde opførelse endnu ikke er finansieret, mens konkurrerende neutrinoteleskoper er under opførelse i Middelhavet og i Bajkalsøen. Halzen, der nu er 82 år, modtager sin medalje i Stockholm den 10. december. Projektet, som folk engang kaldte „en sød lille idé“, der „aldrig ville fungere“, med hans egne ord, registrerer stadig glimt i mørket – og de fleste af de steder, de kommer fra, har stadig ikke noget navn.

Tags: Nobel Prize, fysik, IceCube, Francis Halzen, neutrinoer, Alan D. Martin