Nobelpreis für Physik 2026 Francis Halzen und das Auge aus Eis

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Der Physiker Francis Halzen erhält den Nobelpreis für seine entscheidenden Beiträge zum IceCube-Neutrinoobservatorium. Dessen optische Sensoren verwandeln Lichtblitze im antarktischen Eis zu Messdaten über Neutrinos aus dem All.

Der Nobelpreis für Physik 2026 geht an Francis Halzen. Die Königlich Schwedische Akademie der Wissenschaften würdigt seine „entscheidenden Beiträge zum IceCube-Neutrinoobservatorium und zur Entdeckung hochenergetischer Neutrinos astrophysikalischen Ursprungs“. Halzen ist Professor an der University of Wisconsin-Madison und war maßgeblich an der Entwicklung des Experiments beteiligt. Zur Begründung des Nobelkomitees

Neutrinos sind elektrisch neutral und wechselwirken nur selten mit Materie. Dadurch können sie große Strecken durchs All zurücklegen, ohne stark abgelenkt oder absorbiert zu werden. Für ihre Messung ist dieselbe Eigenschaft eine Herausforderung: Nur wenige Neutrinos reagieren überhaupt im Detektor. IceCube nutzt dafür rund einen Kubikkilometer antarktisches Eis als Ziel- und Detektormedium.

Ein Detektor misst Licht und nicht das Neutrino selbst

IceCube registriert Neutrinos nicht direkt. Bei einer seltenen Wechselwirkung können geladene Teilchen entstehen, die sich durch das Eis bewegen und dabei Cherenkov-Licht aussenden. Optische Module erfassen diese schwachen Lichtsignale. Photomultiplier wandeln die Photonen in elektrische Pulse um und verstärken sie für die weitere Auswertung.

Entscheidend sind neben der Signalstärke auch die Ankunftszeiten und die Verteilung der Lichtpulse auf die Sensoren. Aus diesen Daten rekonstruieren die Forschenden Eigenschaften des Ereignisses, etwa die Richtung und Energie des Neutrinos. Die optischen Eigenschaften des Eises und die Kalibrierung des Detektors gehören damit ebenfalls zur Messaufgabe.

IceCube meldete 2013 starke Hinweise auf einen Fluss hochenergetischer Neutrinos aus jenseits des Sonnensystems. Das markierte den Beginn der Neutrino-Astronomie. 2017 wurde ein hochenergetisches Neutrinoereignis mit dem aktiven Galaxienkern TXS 0506+056 in Verbindung gebracht. Spätere Ergebnisse lieferten Hinweise auf Neutrinoemission aus der aktiven Galaxie NGC 1068 und aus der Milchstraße. Solche Beobachtungen ergänzen die Astronomie mit Licht um einen weiteren Boten: Geladene kosmische Strahlung kann auf ihrem Weg durch Magnetfelder abgelenkt werden; Neutrinos weisen vergleichsweise direkt auf ihre Ursprungsregionen.

Upgrade verbessert den Blick in das Eis

Halzen war bereits an IceCubes Vorgängerexperiment AMANDA beteiligt und kam 1972 an die University of Wisconsin–Madison. Das Observatorium ist heute ein internationales Projekt, das von einer Forschendengemeinschaft unter Leitung des Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center betrieben wird. Halzen hob nach der Bekanntgabe des Nobelpreises auch die Beiträge der Ingenieure und der Forschungsinfrastruktur an der Universität hervor.

Das bestehende IceCube-Observatorium umfasst bereits rund einen Kubikkilometer Eis. Das jüngste Upgrade erweitert und verdichtet die Instrumentierung, statt den Detektor erstmals auf dieses Volumen zu vergrößern. Dazu gehören mDOMs mit jeweils 24 Photomultipliern, die Licht aus nahezu allen Richtungen erfassen. Die oft genannte Zahl von rund 10.000 bezieht sich auf Photomultiplier, nicht auf 10.000 einzelne Module. Das Upgrade soll unter anderem Messungen bei niedrigeren Neutrinoenergien verbessern. Wie das KIT zu den Sensoren und zur Instrumentierung beigetragen hat, beschreiben wir in unserem Beitrag über das IceCube-Upgrade und die KIT-Technik.

IceCube zeigt, wie eine Messaufgabe durch das Zusammenspiel von Sensoren, Signalverstärkung, präziser Zeitmessung, Kalibrierung und geeignetem Messmedium gelöst werden kann. Der Nobelpreis würdigt Halzens Beiträge zur Neutrino-Astronomie. Die technische Leistung des Experiments besteht darin, einzelne Lichtpulse in belastbare Informationen über Ereignisse im Kosmos zu übersetzen. (heh)

Referenzen

Offizielles Press release von nobelprize.org

University of Wisconsin – Madison Professor Francis Halzen named 2026 Nobel laureate in physics. University of Wisconsin-Madison.

Das Projekt IceCube

Messtechnik extrem

10.000 Sensoren im antarktischen Eis messen kosmische Strahlung

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