フランシス・ハルツェン、南極に一度も行かずに氷の望遠鏡でノーベル賞を得た物理学者

フランシス・ハルツェン

生年	1944年3月23日 Tienen, Belgium
職業	物理学者
受賞	バルザン賞 · コッコニ賞 · ジュリウス・ウェス賞

フランシス・ハルゼン（Francis Halzen）は、自らを有名にした氷の上に立ったことが一度もない。ウィスコンシン大学マディソン校の物理学者として何十年にもわたり、南極点の下に広がる氷河に光センサーを張り巡らせれば、宇宙で最も激しい現象が放つ粒子を捉えられると訴えてきた。提案書を執筆し、検出器を建設した共同研究チームを率いたのも彼だ。だが、掘削や凍てつく現場での作業を担ったのは、別の人々だった。この秋、スウェーデン王立科学アカデミーは彼にノーベル物理学賞を授与した。数百人の科学者や技術者が組み上げた観測施設に対し、受賞者に選ばれたのは彼ひとりだった。

この物語の奇妙なところは、その孤独にある。物理学賞は通常、2人か3人に贈られる。一方、IceCubeは十数か国にまたがる共同研究プロジェクトだ。ハルゼン自身は、その始まりを偶然の連鎖として語っている。米国物理学協会のオーラルヒストリー・インタビューで、彼は「偶然、巻き込まれたんです」と話した。創設者4人のうち、提案書を書いた経験があったのは彼だけだった。

南極点へと続く道は、氷とは遠く離れた場所から始まった。彼が生まれたのは、フラームス＝ブラバント州の町ティーネン。1944年3月23日のことだ。ルーヴェン・カトリック大学で物理学を学び、1966年に修士号を取得。1969年には、ハドロンの対称性の破れをテーマにオランダ語で書いた論文で博士号を得た。その後、ジュネーブ近郊にある欧州の素粒子物理学研究所CERNで2年間、研究員として働いたのち、大西洋を渡ってマディソンへ。以来、半世紀以上にわたってこの地で研究を続けている。

ウィスコンシンでは、クォークや加速器衝突を研究する理論物理学者として活動した。1977年に正教授となり、1984年には大学の素粒子物理学研究所の所長に就任。現在もその職にある。同じ年、イギリスの物理学者アラン・D・マーティン（Alan D. Martin）と共著でQuarks and Leptonsを出版し、まもなく素粒子物理学の標準的な教科書となった。彼の関心はすでに、地上のどんな研究施設でも到達できないエネルギーを持って地球に降り注ぐ宇宙線へと移り始めていた。

1987年、南極の氷に電波アンテナを設置してニュートリノを捉えようというソ連の計画を知った。信号が弱すぎると判断したものの、氷そのものは彼の頭から離れなかった。ニュートリノには電荷がなく、質量もほとんどない。地球を止まることなく通り抜ける性質が、観測に役立つ。発生源から直線的に飛んでくるからだ。ごくまれに原子核と衝突すると、荷電粒子が生じ、かすかな青い光を放つ。ハルゼンの提案は、極点の下に広がる透明で暗く、安定した氷の中で、その閃光を探すことだった。1988年、ハワイ沖で水中検出器の取り組みを率いていたジョン・ラーニッド（John Learned）とともに、ポーランドの会議でこの構想を発表した。「AMANDAの構想について話したんです……誰かに笑いものにされて舞台から追い出されるかどうか、確かめるためにね」と彼は振り返る。笑う者はいなかった。

パイロット計画のAMANDAは1990年ごろ、ハルゼンのウィスコンシン大学の同僚ボブ・モース（Bob Morse）を含む少数の物理学者によって形になった。モースは正式な主任研究者を務めた。この計画は、構想全体を頓挫させかねない問題に直面する。氷の表層近くには微細な気泡が多く、光をひどく散乱させるため、閃光はほとんど瞬時に方向を失ってしまったのだ。ところが、より深い場所の氷は、誰も予想していなかったほど透明だった。AMANDAはこの方法でニュートリノを捉えられることを証明すると同時に、本格的な望遠鏡にははるかに大きく、深い施設が必要だと示した。

後継計画IceCubeでは、2001年にハルゼンが主任研究者に就任した。作業員たちが熱湯で穴を溶かし、センサーを連ねたケーブルを降ろしてから、水が再び凍るまで待つ作業を6年間続け、観測施設は2011年に完成した。地表から約1,450～2,450メートルの深さに、5,160個の光学モジュールを埋め込んだ、1立方キロメートルの観測用氷である。2013年、共同研究チームは太陽系の外から届く高エネルギーニュートリノの初の証拠を発表した。それらの粒子は、CERNの大型ハドロン衝突型加速器で加速できるものをはるかに上回るエネルギーを持ち、科学誌Physics Worldはこの成果を年間最優秀ブレークスルーに選んだ。その後の研究では、フレアを起こすブレーザーTXS 0506+056、活動銀河NGC 1068、そして2023年には私たちの天の川銀河の銀河面へと、ニュートリノの到来方向がたどられた。

ノーベル賞の授賞理由にある「決定的な貢献」という言葉には重みがある。ハルゼンは理論物理学者であり、本人の話によれば、AMANDAの時代も、それ以降も、南極へ行ったことはない。受賞発表後に米国物理学協会が公表した論考は、彼を「単独の推進力、あるいは黒幕と考えるのが最適ではない」と指摘している。また、マーク・ボーウェン（Mark Bowen）によるプロジェクトの著書The Telescope in the Iceでは、モースや氷の掘削を専門とするブルース・コチ（Bruce Koci）らに、物語の大きな部分が割かれている。ハルゼンも異を唱えない。「彼らが私に言ってくれなければ、私は主任研究者にはなっていなかったでしょう」と彼は語る。資金が下りる直前、主任研究者として彼がいなければ計画は進まない、と告げられたときのことを振り返っての発言だ。科学的にも、なお課題は残る。IceCubeは宇宙ニュートリノが絶えず地球に届いていることを証明したが、その大半は今も発生源が特定されていない。最も有力な候補であるNGC 1068でさえ、物理学者が発見を主張する際に用いる基準を下回る統計的確度でしか観測されていない。

2026年10月6日の発表時、ハルゼンはイタリアにいた。ベルガモの科学祭でIceCubeについて講演してから、数日後のことだった。「本当に驚きました。まったく予想していませんでした」と、ストックホルムでの記者会見に電話で参加し、報道陣に語った。物理学賞を単独で受賞するのは1992年以来初めて。ベルギー人として11人目のノーベル賞受賞者であり、現職のウィスコンシン大学教員としては、1975年以来初の受賞となった。同年の初めには、米国物理学会から研究における卓越した業績をたたえるメダルを授与され、2024年には米国科学アカデミー会員に選出されている。

彼はこの賞を、次の計画を実現するための後押しとして捉えている。「いま提案書を書いています。この賞が承認の助けになればと思っています」と、マディソンで記者団に話し、笑いを誘った。共同研究チームはすでにIceCube-Gen2を計画している。氷の観測範囲を約8立方キロメートルに拡大する構想だが、全体の建設資金はまだ確保されていない。一方、地中海やバイカル湖では、競合するニュートリノ望遠鏡の建設が進む。82歳のハルゼンは、12月10日にストックホルムでメダルを受け取る。かつて彼の言葉を借りれば「かわいらしいアイデア」にすぎず、「うまくいくはずがない」と言われたプロジェクトは、いまも暗闇の中の閃光を記録し続けている。そして、その光がどこから来るのか、いまだ名のついていない場所が大半を占めている。

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