ผลงาน IceCube ของมหาวิทยาลัยชิบะมีส่วนคว้ารางวัลโนเบลฟิสิกส์ปี 2026 ให้ฟรานซิส ฮัลเซน

ทีม IceCube เพียงทีมเดียวของญี่ปุ่นร่วมสร้างความสำเร็จระดับโลก

ฟรานซิส ฮัลเซน วัย 82 ปี จากมหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2026 จากผลงานหอดูดาวนิวทริโน IceCube และการค้นพบอนุภาคพลังงานสูงที่เดินทางมาจากแหล่งกำเนิดไกลโพ้นในจักรวาล การประกาศเมื่อวันที่ 6 ตุลาคมยังยกย่องความพยายามทางวิทยาศาสตร์ที่มหาวิทยาลัยชิบะ ซึ่งเป็นสถาบันแห่งเดียวของญี่ปุ่นในความร่วมมือครั้งนี้ มีส่วนร่วมมาตั้งแต่ปี 2002

ราชบัณฑิตยสถานวิทยาศาสตร์แห่งสวีเดนระบุในประกาศรางวัลโนเบลว่า ฮัลเซนได้รับรางวัล "จากผลงานสำคัญต่อหอดูดาวนิวทริโน IceCube และการค้นพบนิวทริโนพลังงานสูงที่มีต้นกำเนิดจากปรากฏการณ์ทางฟิสิกส์ดาราศาสตร์" รางวัลนี้มีมูลค่า 12 ล้านโครนาสวีเดน

ผลงานของชิบะมีตั้งแต่การระบุสัญญาณนิวทริโนจากจักรวาลเป็นครั้งแรก ไปจนถึงการสร้างเครื่องมือที่ติดตั้งอยู่ใต้ขั้วโลกใต้ในปัจจุบัน นักวิจัยของมหาวิทยาลัยช่วยเชื่อมโยงนิวทริโนกับกาแล็กซีอันห่างไกล มีส่วนร่วมในการตรวจจับปฏิสัมพันธ์ของแอนตินิวทริโนที่พบได้ยากเป็นครั้งแรก และผลิตเครื่องตรวจจับเชิงแสงราว 40 เปอร์เซ็นต์จากทั้งหมดกว่า 600 ชิ้นที่ติดตั้งในการปรับปรุง IceCube ระยะล่าสุด

ศาสตราจารย์ชิเงรุ โยชิดะ วัย 60 ปี ผู้อำนวยการศูนย์นานาชาติด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาดรอนของมหาวิทยาลัย และศาสตราจารย์อายะ อิชิฮาระ วัย 52 ปี ต้อนรับการมอบรางวัลในการแถลงข่าวเมื่อวันที่ 6 ตุลาคมที่วิทยาเขตนิชิจิบะ ในเมืองชิบะ อิชิฮาระเข้าร่วมทางออนไลน์จากนาโกยา

รางวัลโนเบลมอบให้ฮัลเซนเป็นรายบุคคล อย่างไรก็ตาม ความสำเร็จของหอดูดาวเกิดจากความร่วมมือระหว่างประเทศ ซึ่งมีนักวิทยาศาสตร์ราว 450 คนจาก 58 สถาบันใน 14 ประเทศ บทบาทของชิบะแสดงให้เห็นว่าทีมวิจัยขนาดเล็กกลายเป็นกำลังสำคัญทั้งในการตีความข้อมูลสังเกตการณ์และการออกแบบอุปกรณ์รุ่นต่อไปได้อย่างไร

จากแนวคิดในปี 1988 สู่หอดูดาวขนาดหนึ่งลูกบาศก์กิโลเมตร

ฮัลเซนนำเสนอแนวคิดการใช้น้ำแข็งที่ขั้วโลกใต้ตรวจจับนิวทริโนเป็นครั้งแรกในปี 1988 เขาเกิดที่เมืองทีเนน ประเทศเบลเยียม ในปี 1944 สำเร็จปริญญาเอกจากมหาวิทยาลัยคาทอลิกเลอเฟินในปี 1969 และเป็นศาสตราจารย์ที่มหาวิทยาลัยวิสคอนซิน-แมดิสัน ข้อเสนอของเขาคือการเปลี่ยนน้ำแข็งธรรมชาติปริมาตรมหาศาลให้เป็นเครื่องตรวจจับอนุภาค แทนการสร้างภาชนะทดลองในห้องปฏิบัติการแบบทั่วไป

หอดูดาวที่สร้างเสร็จใช้ประโยชน์จากน้ำแข็งหนึ่งลูกบาศก์กิโลเมตรใต้สถานีอะมุนด์เซน-สกอตต์ขั้วโลกใต้ ชุดเครื่องตรวจจับดั้งเดิมประกอบด้วยโมดูลเชิงแสง 5,160 ชิ้น กระจายอยู่ตามสายเคเบิล 86 เส้น เส้นละ 60 โมดูล

การก่อสร้างเริ่มในปี 2004 แหล่งข้อมูลระบุวันแล้วเสร็จไว้ต่างกัน ประวัติโครงการของชิบะระบุว่าการก่อสร้างสิ้นสุดในเดือนธันวาคม 2010 ขณะที่ประกาศรางวัลโนเบลระบุว่า IceCube สร้างเสร็จในปี 2011 สายตรวจจับทั้ง 86 เส้นเริ่มทำงานเต็มรูปแบบในปี 2011 ซึ่งเป็นจุดแบ่งระหว่างการสิ้นสุดการติดตั้งกับการเริ่มเก็บข้อมูลด้วยชุดเครื่องตรวจจับที่สมบูรณ์

มีรายงานว่าการก่อสร้างเดิมมีค่าใช้จ่าย 271 ล้านดอลลาร์สหรัฐ โดยมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ เป็นผู้สนับสนุนเงินทุนส่วนใหญ่ ในแถลงการณ์เกี่ยวกับรางวัล มูลนิธิระบุว่าได้ลงทุนในการออกแบบ ก่อสร้าง และดำเนินงาน IceCube มานานกว่าสองทศวรรษ โครงการแอนตาร์กติกของสหรัฐฯ สนับสนุนการก่อสร้างที่สถานีห่างไกลแห่งนี้

มาร์ก เพียร์ซ ประธานคณะกรรมการรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ ยกย่องภาวะผู้นำของฮัลเซนที่ทำให้แนวคิดนี้กลายเป็นหอดูดาวที่ใช้งานได้จริง

ฟรานซิส ฮัลเซนนำทีมนักวิจัยและวิศวกรจากนานาชาติ ซึ่งมอบเครื่องมืออันยอดเยี่ยมให้แก่เรา ความมุ่งมั่นและวิสัยทัศน์ทางวิทยาศาสตร์ของเขาปูทางสู่ดาราศาสตร์รูปแบบใหม่

IceCube ตรวจจับอนุภาคที่มักทะลุผ่านโลกได้อย่างไร

นิวทริโนไม่มีประจุไฟฟ้าและมีปฏิสัมพันธ์กับสสารน้อยมาก นิวทริโนส่วนใหญ่ทะลุผ่านโลกโดยไม่ทิ้งร่องรอยที่ตรวจจับได้ จึงสังเกตการณ์ได้ยาก แต่ก็เป็นตัวส่งสารที่มีประโยชน์ เพราะสนามแม่เหล็กไม่ทำให้เส้นทางของมันเบี่ยงเบนเหมือนอนุภาคประจุจากจักรวาล

เครื่องตรวจจับไม่ได้ถ่ายภาพนิวทริโนโดยตรง เมื่อนิวทริโนเกิดปฏิสัมพันธ์กับนิวเคลียสอะตอมหรืออิเล็กตรอน ซึ่งเกิดขึ้นไม่บ่อย ก็จะสร้างอนุภาคมีประจุ อนุภาคเหล่านี้อาจปล่อยแสงเชเรนคอฟ ซึ่งเป็นรังสีจางๆ ที่เกิดขึ้นเมื่ออนุภาคมีประจุเคลื่อนที่ผ่านวัสดุด้วยความเร็วสูงกว่าแสงที่เดินทางในวัสดุนั้น

เซนเซอร์เชิงแสงของ IceCube บันทึกช่วงเวลาและความสว่างของแสงดังกล่าว นักวิจัยใช้ข้อมูลเหล่านี้ประเมินพลังงานและทิศทางของอนุภาคที่เข้ามา ปริมาตรขนาดมหึมาช่วยชดเชยโอกาสเกิดปฏิสัมพันธ์ของนิวทริโนที่ต่ำมาก

คำอธิบายโครงการ IceCubeของชิบะระบุว่าโมดูลรุ่นดั้งเดิมอยู่ที่ความลึก 1,450 ถึง 2,450 เมตร แหล่งข้อมูลอื่นใช้ช่วงความลึกที่กว้างกว่า เช่น 1,400 ถึง 2,600 เมตร การปรับปรุงระยะล่าสุดมีการเจาะลงไปถึง 2,600 เมตร ซึ่งเป็นความลึกในการก่อสร้าง ไม่ควรสับสนกับตำแหน่งติดตั้งเซนเซอร์รุ่นดั้งเดิม

โมดูลเหล่านี้บรรจุหลอดโฟโตมัลติพลายเออร์ ซึ่งเปลี่ยนแสงวาบเล็กน้อยให้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่วัดได้ บริษัทฮามามัตสึโฟโตนิกส์ ซึ่งตั้งอยู่ในเมืองฮามามัตสึ ประเทศญี่ปุ่น พัฒนาหลอดที่ใช้ในเครื่องตรวจจับของ IceCube ทำให้อุตสาหกรรมญี่ปุ่นมีบทบาทควบคู่กับนักวิจัยของมหาวิทยาลัย

การตรวจจับแสงเป็นเพียงขั้นแรก ฮวน คาร์ลอส ดิอาซ เบเลซ ซึ่งทำงานที่ศูนย์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์อนุภาค IceCube แห่งวิสคอนซินและประสานงานการประมวลผลข้อมูลกับการจำลอง ระบุว่า IceCube ตรวจจับมิวออนที่เกิดจากรังสีคอสมิกมากกว่าหนึ่งล้านอนุภาคต่อนิวทริโนหนึ่งอนุภาคที่ตรวจพบ มิวออนเป็นอนุภาคมีประจุที่ทิ้งรอยสว่างไว้ได้เช่นกัน จึงเกิดสัญญาณรบกวนพื้นหลังจำนวนมากที่ต้องแยกจากเหตุการณ์นิวทริโน

ดิอาซ เบเลซระบุว่า การประมวลผลข้อมูลสังเกตการณ์และสร้างแบบจำลองใช้หน่วยประมวลผลกลางประมาณ 10,000 คอร์ และหน่วยประมวลผลกราฟิก 1,000 หน่วย ผ่านเครือข่ายประมวลผลแบบกระจาย มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ ยังยกย่องศูนย์ประมวลผลของมูลนิธิว่าช่วยให้นักวิจัยตีความข้อมูลวัดของ IceCube ได้

สัญญาณแรกของชิบะและวันที่ค้นพบ

มหาวิทยาลัยชิบะระบุว่าทีมของตนเข้าร่วมเมื่อความร่วมมือ IceCube ก่อตั้งขึ้นในปี 2002 โยชิดะรู้จักฮัลเซนมาตั้งแต่ทศวรรษ 1990 แต่การเข้าร่วมโครงการมีความไม่แน่นอนอยู่มาก ในคำแถลงตอบรับรางวัล เขาย้อนถึงความกังขาที่แพร่หลายในเวลานั้นว่า นิวทริโนจะกลายเป็นเครื่องมือที่ใช้สังเกตการณ์เอกภพพลังงานสูงได้จริงหรือไม่

อิชิฮาระเข้าร่วมกลุ่มวิจัยวิสคอนซินในเดือนมกราคม 2005 หลังสำเร็จปริญญาเอกในปี 2004 และย้ายฐานวิจัยมาที่ชิบะในปี 2006 เธอเล่าถึงทีมที่มีบุคลากรและงบประมาณจำกัด ซึ่งพัฒนากลยุทธ์การวิเคราะห์ของตนเองเพื่อสร้างผลงานที่โดดเด่นในความร่วมมือขนาดใหญ่

กลยุทธ์ดังกล่าวช่วยระบุเหตุการณ์ที่มีพลังงานสูงเป็นพิเศษสองเหตุการณ์ ประวัติโครงการโดยละเอียดของชิบะระบุว่าเกิดขึ้นในเดือนสิงหาคม 2011 และมกราคม 2012 โดยวัดพลังงานได้ 1.04 ± 0.16 และ 1.14 ± 0.17 พีตะอิเล็กตรอนโวลต์ พีตะอิเล็กตรอนโวลต์ หรือ PeV เท่ากับหนึ่งล้านล้านอิเล็กตรอนโวลต์ ซึ่งเป็นหน่วยวัดพลังงานของอนุภาค

มหาวิทยาลัยนำเสนอผลการค้นพบเบื้องต้นในการประชุมนานาชาติเมื่อเดือนมิถุนายน 2012 บทความวิจัยตีพิมพ์ในวารสาร Physical Review Letters ในเดือนกรกฎาคม 2013 และการวิเคราะห์ที่ครอบคลุมกว่าเผยแพร่ในวารสาร Science ในเดือนธันวาคม 2013 ลำดับเหตุการณ์นี้อธิบายได้ว่าทำไมชิบะจึงกล่าวถึงการค้นพบในปี 2012 ขณะที่มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ และประกาศรางวัลโนเบลของ IceCube อ้างถึงการค้นพบสำคัญในปี 2013

รายงานระบุช่วงเวลาของเหตุการณ์ยุคแรกสองเหตุการณ์ต่างกัน แหล่งหนึ่งระบุว่าตรวจพบในปี 2013 และ 2014 ขณะที่รายละเอียดของชิบะระบุว่าเกิดขึ้นในปี 2011 และ 2012 ประวัติของมหาวิทยาลัยยังมีสรุปค่าพลังงานที่ต่างกัน แต่รายการของแต่ละเหตุการณ์ระบุค่าและค่าความไม่แน่นอนตามที่กล่าวไว้ข้างต้น

การวิเคราะห์เพิ่มเติมพบเหตุการณ์อีก 26 เหตุการณ์ นอกเหนือจากสองเหตุการณ์แรก ตามข้อมูลของชิบะ คาดว่าจะมีเหตุการณ์พื้นหลังประมาณ 11 เหตุการณ์จากทั้งหมด 28 เหตุการณ์ และพลังงาน รูปแบบ และทิศทางการมาถึงของเหตุการณ์เหล่านี้สนับสนุนว่ามีต้นกำเนิดจากจักรวาล ด้วยระดับความเชื่อมั่นทางสถิติที่สูงกว่าสี่ส่วนเบี่ยงเบนมาตรฐาน

ชิบะเปรียบเทียบช่วงพลังงานใหม่นี้กับนิวทริโนที่ตรวจพบโดยคามิโอกันเดในปี 1987 โดยระบุว่าพลังงานเพิ่มขึ้นราว 100 ล้านเท่า ส่วนมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ ระบุในภาพกว้างว่านิวทริโนที่ตรวจพบมีพลังงานมากกว่านิวทริโนที่เคยสังเกตการณ์ก่อนหน้านี้กว่าหนึ่งล้านเท่า การเปรียบเทียบทั้งสองใช้จุดอ้างอิงต่างกัน จึงไม่ควรถือว่าเป็นการวัดแบบเดียวกัน

ติดตามนิวทริโนกลับไปยังกาแล็กซีห่างไกล

การพบนิวทริโนจากจักรวาลยืนยันว่าตัวเร่งอนุภาคตามธรรมชาติผลิตอนุภาคเหล่านี้ การระบุแหล่งกำเนิดต้องอาศัยอีกขั้นตอนหนึ่ง คือการนำทิศทางการมาถึงโดยประมาณของนิวทริโนไปเทียบกับข้อมูลจากเครื่องมือสังเกตการณ์อื่น

เมื่อวันที่ 22 กันยายน 2017 ตามเวลาญี่ปุ่น IceCube ตรวจพบเหตุการณ์ที่เรียกว่า IC170922A ดาวเทียมตรวจจับรังสีแกมมาและกล้องโทรทรรศน์เชิงแสงติดตามสัญญาณแจ้งเตือน จนนำไปสู่การเชื่อมโยงเหตุการณ์กับ TXS 0506+056 ซึ่งเป็นบลาซาร์ที่เกี่ยวข้องกับหลุมดำมวลยิ่งยวด ผลการค้นพบประกาศและตีพิมพ์ในวารสาร Science ในปี 2018

บลาซาร์คือนิวเคลียสกาแล็กซีกัมมันต์ที่มีลำอนุภาคทรงพลังพุ่งตรงมายังโลก รายงานต้นฉบับอธิบายผลในปี 2018 ว่าเป็นหลักฐานว่านิวทริโนอาจมาจากบลาซาร์ ชิบะเรียกผลดังกล่าวว่าการระบุแหล่งกำเนิดนิวทริโนได้เป็นครั้งแรก ขณะที่มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ ระบุว่าผลในปี 2018 เป็นหลักฐานชัดเจนว่านิวทริโนมาจากหลุมดำมวลยิ่งยวดในกาแล็กซีอื่น

การเชื่อมโยงนี้อาศัยสิ่งที่นักวิจัยเรียกว่าดาราศาสตร์หลายผู้ส่งสาร ซึ่งศึกษากิจกรรมเดียวกันในจักรวาลผ่านสัญญาณหลายชนิด ในกรณีนี้คือนิวทริโนและรังสีแม่เหล็กไฟฟ้าหลายรูปแบบ นิวทริโนให้ข้อมูลที่แสงเพียงอย่างเดียวไม่อาจให้ได้ ขณะที่การสังเกตการณ์ด้วยกล้องโทรทรรศน์ช่วยระบุวัตถุในทิศทางที่นิวทริโนเดินทางมา

ยาสุชิ ฟุกาซาวะ ศาสตราจารย์มหาวิทยาลัยฮิโรชิมาผู้เชี่ยวชาญด้านการสังเกตการณ์เอกภพพลังงานสูง ยกย่องชิบะในด้านการพัฒนาและประกอบเครื่องตรวจจับ รวมถึงระบบกระจายข้อมูลนิวทริโนอย่างรวดเร็วไปยังหอดูดาวทั่วโลก ระบบแจ้งเตือนนี้ทำให้การติดตามผลร่วมกันเป็นไปได้

นับจากนั้น IceCube รายงานหลักฐานการปล่อยนิวทริโนจากกาแล็กซีอื่นอีกแห่ง คือ NGC 1068 หรือที่เรียกว่าเมสสิเย 77 ในปี 2023 IceCube ประกาศการสังเกตการณ์นิวทริโนจากทางช้างเผือก ซึ่งเป็นภาพกาแล็กซีของเราภาพแรกที่สร้างจากนิวทริโน ตามข้อมูลของมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติสหรัฐฯ พัฒนาการนี้ทำให้การทดลองขยับจากการตรวจจับอนุภาคเป็นครั้งๆ ไปสู่การทำแผนที่แหล่งกำเนิด

ปฏิสัมพันธ์หายากของแอนตินิวทริโนทดสอบฟิสิกส์อนุภาค

ชิบะยังมีส่วนร่วมในผลงานที่ตีพิมพ์ในวารสาร Nature เมื่อปี 2021 ซึ่งเป็นการตรวจจับปรากฏการณ์กลาชอว์เรโซแนนซ์ผ่านแอนตินิวทริโนอิเล็กตรอนเป็นครั้งแรก แอนตินิวทริโนคือปฏิอนุภาคของนิวทริโน

กลาชอว์เรโซแนนซ์คือปฏิสัมพันธ์ที่มีการทำนายไว้ โดยแอนตินิวทริโนอิเล็กตรอนชนกับอิเล็กตรอนและสร้างโบซอน W ซึ่งเป็นอนุภาคที่เกี่ยวข้องกับแรงนิวเคลียร์อย่างอ่อน การสังเกตการณ์นี้ทดสอบคำทำนายของแบบจำลองมาตรฐาน ซึ่งเป็นทฤษฎีที่อธิบายอนุภาคมูลฐานที่รู้จักและปฏิสัมพันธ์ระหว่างอนุภาคเหล่านั้น

ความสำเร็จนี้ทำให้ IceCube มีเป้าหมายที่เชื่อมโยงกันสองด้าน คือศึกษาสภาพแวดล้อมในจักรวาลที่สร้างอนุภาคพลังงานสูง และใช่อนุภาคเหล่านั้นทดสอบฟิสิกส์มูลฐานในช่วงพลังงานที่ยากต่อการศึกษาด้วยเครื่องเร่งอนุภาคที่มนุษย์สร้างขึ้น

ทาคาอากิ คาจิตะ ศาสตราจารย์มหาวิทยาลัยโตเกียว ผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ร่วมในปี 2015 จากการค้นพบการแกว่งของนิวทริโน แสดงความยินดีกับรางวัลของฮัลเซน คาจิตะกล่าวว่า IceCube เป็นก้าวสำคัญที่รอคอยมานานเพื่อทำความเข้าใจว่ารังสีคอสมิกมีต้นกำเนิดจากที่ใดและถูกเร่งอนุภาคอย่างไร

ติดตั้งเครื่องตรวจจับใหม่กว่า 600 ชิ้นในเดือนมกราคม

การมอบรางวัลเกิดขึ้นหลังชิบะขยายบทบาทด้านวิศวกรรมครั้งสำคัญ ประกาศการติดตั้งส่วนปรับปรุงแล้วเสร็จของมหาวิทยาลัย ซึ่งเผยแพร่เมื่อวันที่ 13 กุมภาพันธ์ ระบุว่าการติดตั้งเสร็จสิ้นเมื่อวันที่ 21 มกราคม 2026

ทีมเฉพาะกิจซึ่งมีนักวิจัยและวิศวกรประมาณ 40 คน ทำงานราวสองเดือนครึ่ง เริ่มตั้งแต่ปลายเดือนพฤศจิกายน 2025 ทีมเจาะหลุมลึกหกหลุมและติดตั้งโมดูลเชิงแสงใหม่กว่า 600 ชิ้นไว้บริเวณใจกลางเครื่องตรวจจับเดิม

โมดูลใหม่ประมาณ 40 เปอร์เซ็นต์เป็นเครื่องตรวจจับ D-Egg ซึ่งศูนย์นานาชาติด้านฟิสิกส์ดาราศาสตร์ฮาดรอนของชิบะออกแบบและผลิตมานานกว่าทศวรรษ กลุ่มจากเยอรมนีและสหรัฐฯ จัดหาเครื่องตรวจจับอีกแบบหนึ่ง คือ mDOM

D-Egg แต่ละชิ้นมีเซนเซอร์รับแสงความไวสูงสองตัวหันไปคนละทิศภายในตัวเรือนแก้ว การรับแสงจากด้านบนและด้านล่างช่วยวัดทิศทางและความเข้มของแสง ตัวเรือนยังมีขนาดที่พอดีกับหลุมเจาะที่แคบกว่า อิชิฮาระซึ่งเป็นผู้นำการผลิตเข้าร่วมทีมติดตั้งในแอนตาร์กติกา

กำหนดการก่อสร้างมีข้อจำกัดสูง การเจาะด้วยน้ำร้อนใช้เวลาราว 60 ชั่วโมงในการสร้างและปรับรูปทรงหลุมให้ลึกถึง 2,600 เมตร จากนั้นทีมติดตั้งต้องหย่อนเครื่องตรวจจับที่เชื่อมต่อกันราว 110 ชิ้นลงไปภายใน 30 ชั่วโมง ก่อนที่ช่องทางเข้าจะแข็งตัวปิด

มหาวิทยาลัยยังรายงานว่าได้ติดตั้งเครื่องตรวจจับสาธิตห้าชิ้นที่ผลิตในชิบะ เพื่อพัฒนาไปสู่ IceCube-Gen2 บริษัทในประเทศ นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษา และนักวิจัยรุ่นใหม่มีส่วนร่วมในการพัฒนาและผลิตเครื่องตรวจจับ ซึ่งขยายบทบาทของญี่ปุ่นให้ครอบคลุมมากกว่าการวิเคราะห์ข้อมูล

เป้าหมายที่ใหญ่ขึ้นสำหรับนิวทริโนพลังงานต่ำ

การปรับปรุงติดตั้งเซนเซอร์ให้หนาแน่นขึ้นเพื่อจับแสงที่อ่อนกว่าจากนิวทริโนพลังงานต่ำ โดยมุ่งตรวจจับในช่วงกิกะอิเล็กตรอนโวลต์ หรือ GeV พร้อมปรับปรุงการวัดการเดินทางของแสงผ่านน้ำแข็งโดยรอบ ความเข้าใจเกี่ยวกับน้ำแข็งที่ดีขึ้นน่าจะช่วยให้ระบุทิศทางการมาถึงของนิวทริโนได้แม่นยำขึ้น

ชิบะระบุว่าปริมาตรตรวจจับที่มีประสิทธิภาพของส่วนปรับปรุงเทียบเท่าน้ำประมาณสองล้านตัน เทียบกับซูเปอร์คามิโอกันเดซึ่งมีปริมาตรราว 50,000 ตัน ตัวเลขนี้คิดเป็นสัดส่วนประมาณ 40 ต่อ 1 อย่างไรก็ตาม ปริมาตรเพียงอย่างเดียวไม่ใช่ตัวกำหนดความไวหรือความแม่นยำ เนื่องจากเครื่องมือทั้งสองมีรูปแบบการจัดวางและวิธีสังเกตการณ์ต่างกัน

ชุดเซนเซอร์ที่หนาแน่นขึ้นขยายขีดความสามารถของสถานที่ซึ่งเป็นที่รู้จักจากดาราศาสตร์พลังงานสูง ให้ครอบคลุมช่วงพลังงานอนุภาคอีกระดับหนึ่ง ชิบะระบุว่านิวทริโนที่ปล่อยออกมาระหว่างการยุบตัวด้วยแรงโน้มถ่วงของดาวมวลมากและการก่อตัวของหลุมดำเป็นเป้าหมายการวิจัยที่เป็นไปได้ ไม่ใช่ผลการสังเกตการณ์ที่เกิดขึ้นแล้ว

กำหนดการสังเกตการณ์มีการระบุรายละเอียดเปลี่ยนไป ประกาศของชิบะเมื่อเดือนกุมภาพันธ์คาดว่าจะเริ่มสังเกตการณ์ราวฤดูร้อนปี 2026 หลังน้ำแข็งแข็งตัวอีกครั้ง ตรวจสอบการสื่อสาร ปรับเทียบ และจัดตำแหน่งเครื่องตรวจจับอย่างแม่นยำ

อย่างไรก็ตาม ประกาศรางวัลโนเบลของ IceCube ในเดือนตุลาคมระบุว่าคาดว่าจะได้ข้อมูลวิทยาศาสตร์ชุดแรกจากส่วนปรับปรุงในช่วงปลายปี 2026 โดยไม่ได้ยืนยันว่าการสังเกตการณ์ทางวิทยาศาสตร์เต็มรูปแบบเริ่มขึ้นในช่วงฤดูร้อน

โครงการ IceCube-Gen2 ที่เสนอไว้จะมีชุดเครื่องตรวจจับเชิงแสงขนาดใหญ่เป็นแปดเท่าของหอดูดาวปัจจุบัน และเพิ่มการตรวจจับด้วยคลื่นวิทยุสำหรับนิวทริโนที่มีพลังงานสูงยิ่งกว่า โครงการนี้ยังอยู่ในขั้นข้อเสนอ โดยประกาศต่างๆ ยังไม่ได้ระบุวันเริ่มหรือวันแล้วเสร็จของการก่อสร้าง

หมุดหมายสำคัญที่นำไปสู่รางวัล

ประวัติของ IceCube แบ่งได้เป็นหลายขั้นตอน ซึ่งบางครั้งถูกรวมเป็นวันที่ค้นพบเพียงวันเดียว ได้แก่ การเสนอแนวคิดเครื่องมือ การก่อสร้าง การบันทึกเหตุการณ์ การนำเสนอผลวิเคราะห์ และการเผยแพร่ผลการศึกษา

• 1988: ฮัลเซนนำเสนอแนวคิดตรวจจับนิวทริโนที่ขั้วโลกใต้เป็นครั้งแรก
• 2002: ก่อตั้งความร่วมมือ IceCube โดยมีชิบะเข้าร่วมในฐานะสถาบันแห่งเดียวของญี่ปุ่น
• 2004–2011: เริ่มก่อสร้างและเปิดใช้งานหอดูดาวอย่างสมบูรณ์
• 2011–2013: บันทึกเหตุการณ์สำคัญชุดแรก นำเสนอในเดือนมิถุนายน 2012 และอธิบายในบทความวารสารปี 2013
• 2017–2018: เหตุการณ์ IC170922A นำไปสู่การเชื่อมโยงกับบลาซาร์ TXS 0506+056 และการตีพิมพ์ผลการค้นพบ
• 2021: เผยแพร่ผลการตรวจจับกลาชอว์เรโซแนนซ์เป็นครั้งแรก
• 2023: IceCube ประกาศการสังเกตการณ์นิวทริโนจากทางช้างเผือก
• 21 มกราคม 2026: ติดตั้งส่วนปรับปรุง IceCube แล้วเสร็จ
• 6 ตุลาคม 2026: ประกาศชื่อฮัลเซนเป็นผู้ได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์

ตามคำกล่าวของโยชิดะ ความร่วมมือขยายจากห้าประเทศในช่วงก่อตั้งเป็น 14 ประเทศในปัจจุบัน หน้าข้อมูลโครงการของชิบะระบุว่าในปี 2020 มีนักวิจัยราว 300 คนจาก 53 สถาบันใน 12 ประเทศ เทียบกับปัจจุบันที่มีนักวิจัยประมาณ 450 คนจาก 58 สถาบัน

ฮัลเซน หัวหน้าผู้วิจัยของ IceCube กล่าวถึงความพยายามร่วมกันนี้เป็นหัวใจสำคัญของคำตอบต่อการได้รับรางวัล

ผมรู้สึกโล่งใจอย่างยิ่งที่ในที่สุดก็ได้มอบการยกย่องที่ความร่วมมืออันยอดเยี่ยมนี้สมควรได้รับ

สำหรับชิบะ หมุดหมายที่เป็นรูปธรรมถัดไปคือการเผยแพร่ข้อมูลวิทยาศาสตร์ชุดแรกจากส่วนปรับปรุง ซึ่งคาดว่าจะเกิดขึ้นในช่วงปลายปี 2026 นักวิจัยของมหาวิทยาลัยยังเตรียมพร้อมสำหรับหอดูดาวขนาดใหญ่กว่าที่เสนอไว้ พร้อมเดินหน้าค้นหาตัวเร่งอนุภาคในจักรวาลที่ผลิตอนุภาคซึ่ง IceCube ตรวจจับได้

ประเด็นสำคัญ

• ฟรานซิส ฮัลเซนได้รับรางวัลโนเบลสาขาฟิสิกส์ประจำปี 2026 จากผลงาน IceCube และการค้นพบนิวทริโนจากจักรวาล
• มหาวิทยาลัยชิบะเข้าร่วมตั้งแต่ปี 2002 และยังเป็นสถาบันแห่งเดียวของญี่ปุ่นในความร่วมมือ
• ชิบะช่วยระบุสัญญาณจากจักรวาลยุคแรก แหล่งกำเนิดบลาซาร์ และเหตุการณ์กลาชอว์เรโซแนนซ์ครั้งแรก
• หอดูดาวดั้งเดิมใช้โมดูลเชิงแสง 5,160 ชิ้นในน้ำแข็งแอนตาร์กติกหนึ่งลูกบาศก์กิโลเมตร
• เครื่องตรวจจับส่วนปรับปรุงที่ติดตั้งใหม่กว่า 600 ชิ้น ราว 40 เปอร์เซ็นต์ผลิตโดยชิบะ
• กำหนดการล่าสุดคาดว่าจะได้ข้อมูลวิทยาศาสตร์ชุดแรกจากส่วนปรับปรุงในช่วงปลายปี 2026 ส่วน IceCube-Gen2 ยังอยู่ในขั้นข้อเสนอ