Френсіс Хальцен зрозумів, що лід на Південному полюсі можна використовувати для реєстрації частинок, які називаються нейтрино. Його задум і наукове керівництво відіграли ключову роль у створенні нейтринної обсерваторії IceCube - установки, що займає обсяг одного кубічного кілометра льоду, насичений світловими датчиками. За допомогою IceCube дослідники можуть реєструвати нейтрино, що виникають у ході процесів з колосальним виділенням енергії у віддалених куточках Всесвіту.
Нейтрино всюди, але вони не виявляють своєї присутності. Вони проходять крізь Землю та наші тіла, залишаючись непоміченими. Лише в окремих випадках окреме нейтрино взаємодіє з атомним ядром, що дозволяє виявити його за наявності відповідного обладнання.
Вченим давно відомо про існування в космосі природних прискорювачів частинок, що викидають частинки з енергією, що в мільйони разів перевищує ту, якої можна досягти у земних лабораторіях. Природа цих джерел огорнута таємницею: що вони являють собою, де знаходяться і які процеси в них відбуваються?
Нейтрино надвисоких енергій народжуються у тих умовах, що й інші типи частинок. Проте, на відміну від інших частинок, нейтрино досягають нас, не змінюючи напрям руху і не втрачаючи енергії. Це означає, що вони можуть бути джерелом інформації, недоступної в інший спосіб.
Френсіс Хальцен вперше представив свою ідею реєстрації нейтрино на Південному полюсі в 1988 році. При зіткненні нейтрино з атомним ядром виникає спалах світла, який можуть зафіксувати датчики, які розміщені в прозорому льодовиковому кубі. Лід Південного полюса має низку переваг: він вільний від різних перешкод, а сам регіон геологічно стабільний і не схильний до землетрусів. Ідея Хальцена незабаром отримала підтримку інших дослідників, і вже за кілька років було проведено попередні випробування датчиків, занурених у лід.
Космічні нейтрино надвисоких енергій зустрічаються дуже рідко, тому для реєстрації достатньої кількості зіткнень потрібен величезний обсяг льоду. Обсерваторія IceCube, що охоплює обсяг одного кубічного кілометра, була повністю побудована у 2011 році. Незабаром дослідники зареєстрували перші нейтрино високих енергій, а через кілька років змогли оголосити про відкриття нейтрино, що прийшли з-за меж Сонячної системи. Так розпочався повномасштабний пошук космічних джерел нейтрино. "Френсіс Халзен очолював міжнародну команду дослідників та інженерів, які створили для нас чудовий інструмент. Його завзятість та наукове бачення відкрили шлях до нового напряму в астрономії", — каже Марк Пірс, голова Нобелівського комітету з фізики.
Дані про взаємодії нейтрино, які безперервно збирає IceCube, забезпечать вчених новими знаннями про ті екстремальні умови, в яких народжуються нейтрино високих енергій, і, можливо, навіть дозволять виявити раніше невідомі космічні явища.
