Нейтрино — это частицы, которые почти не взаимодействуют с веществом.
Они рождаются на Солнце и в далёких галактиках и ежесекундно пролетают через нас, но мы этого не замечаем. Их энергия измеряется в петаэлектронвольтах (ПэВ), или квадриллионах электронвольт, что невозможно воспроизвести на Земле.
Советский академик Моисей Марков предложил регистрировать нейтрино в больших объёмах воды. Первое нейтрино таким способом было зарегистрировано группой выдающегося российского физика Григория Домогацкого на озере Байкал в 1995 году.
Бельгийско-американский физик Фрэнсис Хальзен в 1987 году запустил на Южном полюсе проект AMANDA, представив концепцию использования антарктического льда для регистрации нейтрино. В редчайших случаях нейтрино сталкиваются с атомными ядрами, но для того, чтобы поймать этот момент, нужен большой объём вещества в качестве мишени.
Прозрачная вода, замёрзшая во льду на антарктической станции Амундсен-Скотт, стала таким веществом.
После AMANDA в 2004 году появился проект IceCube — куб прозрачного льда величиной в 1 кубический километр, в который вморожены детекторы нейтрино.
Лёд защищает от других частиц, пропуская лишь нейтрино. IceCube «ловит» нейтрино на глубине от 1450 до 2450 метров при помощи 5160 оптических модулей с фотоумножителями и компьютерами, расположенными друг от друга на расстоянии 17 метров.
Когда нейтрино сталкивается с ядром атома водорода или кислорода, возникают вторичные заряженные частицы (например, мюоны), которые движутся быстрее скорости света в среде, порождая вспышку черенковского излучения синего света. Датчики, расположенные в льду, фиксируют этот свет, что позволяет учёным оценить энергию нейтрино и направление его прихода.
Чаще всего обсерватория фиксирует прилёты атмосферных нейтрино, а наиболее интересные, астрофизические — большая редкость.
Главным достижением IceCube стала регистрация в 2013 году нейтрино высоких энергий астрофизического происхождения.
Учёные по всему миру создают особые нейтринные обсерватории для «отлова» таких высокоэнергичных частиц.
Сейчас, кроме IceCube, существуют российский Байкальский нейтринный телескоп (проект Baikal-GVD объёмом 0,8 кубических километра) и европейский KM3NeT (около 0,2 км²) в Средиземном море.
По словам члена-корреспондента РАН, главного научного сотрудника Института ядерных исследований РАН Сергея Троицкого, несмотря на то, что высокоэнергичные нейтрино были открыты на IceCube в 2013 году, премия Нобеля стала возможна для учёных после того, как в 2025 году этот «прилёт» подтвердила независимая группа учёных из России на своём нейтринном телескопе Baikal-GVD. Благодаря российскому научному прибору и учёным из ИЯИ РАН было установлено, что обнаруженные нейтрино с энергией больше 200 ТэВ были рождены в нашей Галактике Млечный Путь.