Jakten på spökpartiklar i Sydpolens is gav Nobelpris

Håll din tumme framför dig på armlängds avstånd. Titta noggrant – ser du hur hundratals biljoner partiklar strömmar tvärs genom den varje sekund?

Nej, trots att så sker är det omöjligt att se. Neutriner är lätta partiklar som ständigt forsar fram genom kosmos alla delar. De interagerar dock ytterst sällan med vanlig materia och har därför fått epitetet ”spöklika”.

För att kunna detektera dessa kosmiska neutriner presenterade fysikern Francis Halzen en vild idé på en konferens år 1988: Bygg en detektor på Sydpolen som observerar neutriner med hjälp av en kubikkilometer stor volym is. 

För att ha kommit på och drivit igenom bygget av detektorn Icecube, liksom dess upptäckt av kosmiska neutriner med höga energier, belönas Francis Halzen med 2026 års Nobelpris i fysik.

– Det kom som en stor överraskning, och jag hade förstås inte väntat mig det här eftersom jag är ute och reser i Italien, säger Francis Halzen på länk under presskonferensen på Kungl. Vetenskapsakademien.

År 1930 föreslog Wolfgang Pauli att det kan finnas ett slags lätta partiklar i naturen som ingen ditintills hade observerat. Fysiker som analyserade radioaktiva sönderfall var förbryllade över att energin inte tycktes vara bevarad i vissa processer.

Enligt Pauli berodde det på att en tidigare okänd partikel bar med sig den saknade energin. Men eftersom ingen hade observerat partikeln måste den interagera väldigt sällan med materia. ”Jag har gjort något förfärligt”, skrev därför Wolfgang Pauli. ”Jag har postulerat en partikel som inte kan upptäckas.” 

Denna partikel fick namnet neutrino, dels för att den var elektriskt neutral (till skillnad från exempelvis elektronen och protonen), dels för att den var så lätt och liten (-ino är en italiensk diminutivändelse, vilket den italienske fysikern Enrico Fermi tyckte passade den nya partikeln). 

Trots Wolfgang Paulis farhågor lyckades dock experimentalisterna Clyde Cowan och Frederick Reines år 1956 att detektera neutriner som bildades vid en kärnreaktor. Jakten på att kartlägga neutrinernas egenskaper tog sin början, vilket har lett till fyra tidigare Nobelpris i fysik (se faktaruta längre ner i artikeln).

För astronomer är neutrinerna extra intressanta. Eftersom de är elektriskt neutrala påverkas de inte av magnetiska fält som annars skulle förändra deras rörelseriktning. När de väl har skapats ilar de därför fram genom universum utan att avledas och utan att knappt absorberas av materia. De fungerar därför som astronomiska budbärare som bär på information om sitt ursprung.

– Budbärarna för med sig information från kosmos, berättar Eva Olsson, ledamot av Nobelkommittén för fysik.

– De öppnar ett fönster mot avlägsna galaxer och berättar om de processer som äger rum när stjärnor exploderar.

För att observera dessa kosmiska neutriner behövs en stor mängd vatten. Ju större mängd, desto högre blir sannolikheten för att en neutrino ska kunna kollidera med en atomkärna. När detta sker skapas en myon (en tyngre variant av elektronen) som åker vidare genom vattnet. I dess följe uppstår ett blått ljus som går att observera tack vare att vattnet är genomskinligt. Ljusets färdriktning avslöjar i sin tur i vilken riktning neutrinon färdades.

Francis Halzen insåg att isen på Sydpolen skulle kunna vara perfekt för ändamålet. Där fanns redan en forskningsstation, och ismassan kunde fungera som detektormaterial. För att vara säkra behövdes dock omfattande analyser av den antarktiska isens egenskaper. Även andra platser undersöktes, som exempelvis Torne träsk vid Abisko.

Konstruktionen av Icecube tog sin början 2004. Arbetet vid Sydpolen är svårt och farligt eftersom det är så pass kallt och avlägset. Flera kilometerlånga hål borrades i isen och ner sänktes optiska moduler som kunde detektera det blåa ljuset som uppstod då neutriner interagerar med isen. Forskare från Stockholms universitet och Uppsala universitet har sedan starten varit en viktig del i båda konstruktionen och det vetenskapliga arbetet med Icecube.

– Sverige har troget stött Icecube genom åren och flera talespersoner har varit svenskar, säger Richard Brenner, professor i fysik vid Uppsala universitet och medlem av Kungl. Vetenskapsakademien.

År 2013 rapporterade forskarna vid Icecube att de hade detekterat kosmiska neutriner som interagerade med den antarktiska isen. Dessa neutriner hade högre energi än vad som tidigare hade uppmätts. Allt sedan dess har Icecube lyckats observera fler av dessa kosmiska neutriner med högre och högre energier, vilket är huvudskälet till att Francis Halzen belönades med Nobelpriset i fysik.

Neutrinerna kan ha skapats i de dynamiska omgivningarna kring supermassiva svarta hål. Den starka gravitationen bildar ett slags kosmisk partikelaccelerator som ger partiklar enormt höga energier. En spännande kandidat för flera av de högenergetiska neutrinerna som Icecube har detekterat är den aktiva galaxen NGC 1068 och det supermassiva svarta hålet i dess mitt.

Icecube kommer att uppgraderas i framtiden för att kunna observera ännu fler neutriner med höga energier.

– Vi hoppas att kunna bygga en ännu större Icecube så att vi kan fånga flera neutriner och utforska det högenergetiska okända universum, säger Olga Botner, professor i experimentell partikelfysik vid Uppsala universitet och medlem i Icecube.

Vad som började som en idé presenterad på en konferens år 1988 har nu lett till en internationellt finansierad detektor på Sydpolen som kan upptäcka spår från supermassiva svarta hål. På frågan om vad Nobelpriset innebär för honom svarade Francis Halzen:

– Jag hoppas att det här också riktar ljuset mot de verkligt modiga människor som anslöt sig till mig i början av projektet, när – det här kan jag väl inte säga nu, men – ingen riktigt respektabel, konservativ fysiker ville vara med. Men många begåvade människor gjorde det, och det är därför jag står här i dag.

Sidan uppdaterades senast 6 oktober 2026 klockan 16:45.