De fysicus uit Tienen die met 'kosmisch spookdeeltje' Nobelprijs Fysica wint: dit is Francis Halzen (82)

De Nobelprijs voor Natuurkunde heeft dit jaar een Vlaamse tint gekregen. De West-Vlaamse professor Ellen Moons uit Koksijde mocht als eerste vrouw (en eerste niet-Zweedse) de naam van de winnaar aankondigen: die van Francis Halzen.

Halzen werd op 23 maart 1944 geboren in Tienen, Vlaams-Brabant. Hij studeerde fysica en wiskunde aan de KU Leuven/UC Louvain (toen de universiteit nog 1 geheel was) en werkte tussen 1969 en 1971 als wetenschapper voor CERN, het Europese onderzoekscentrum dat bekend is om zijn grote deeltjesversneller.

Na zijn doctoraat verhuisde Halzen naar de Verenigde Staten, waar hij sinds 1972 werkt als professor aan de Amerikaanse universiteit van Wisconsin-Madison.

Francis Halzen kwam op het idee om een grote detector te bouwen op de Zuidpool, om neutrino's, 'spookdeeltjes uit het heelal', op te sporen. Hij was de drijvende kracht achter het project. Halzen is nog maar de 2e Belg die de Nobelprijs voor Natuurkunde wint, na François Englert in 2013.

"Francis Halzen heeft leiding gegeven aan een internationaal team van onderzoekers en ingenieurs dat ons een fantastisch instrument heeft bezorgd", zegt Mark Pearce, voorzitter van het Nobelcomité voor Natuurkunde. "Zijn vasthoudendheid en wetenschappelijke visie hebben de weg vrijgemaakt voor een nieuw soort astronomie."

Elke seconde vliegen er zo'n 100.000 miljard neutrino's uit het heelal door ons lichaam. Het zijn onzichtbare, extreem lichte deeltjes, kleiner dan een atoom en zonder elektrische lading. Ze ontstaan vooral tijdens kernreacties in sterren, zoals onze zon, maar bijvoorbeeld ook bij extreme ontploffingen van verafgelegen sterren.

Omdat neutrino's met bijna niets interageren, vliegen ze bijna overal doorheen en kunnen ze ook maar moeilijk worden waargenomen. Tot de Belgische fysicus Francis Halzen met een revolutionair idee kwam.

Halzen realiseerde zich dat Antarctica de perfecte locatie moest zijn om voldoende 'spookdeeltjes uit het heelal' op te sporen, om ze beter te kunnen bestuderen. In 1988 kwam hij al met het idee om een groot meetinstrument te bouwen in het ijs op de Zuidpool.

Hij wist dat als een neutrino toevallig botst tegen een atoomkern, het een elektrische vonk van blauw licht kan veroorzaken. En dat zwakke, blauwe licht is het best zichtbaar diep in het ijs op de Zuidpool.

Ook wetenschappers van de Sovjet-Unie waren op zoek naar een manier om botsingen van neutrino's in het ijs op Antarctica te detecteren. Zij wilden het signaal opvangen met een radioantenne, maar Halzen dacht dat lichtsensoren diep in het ijs beter geschikt waren om de blauwe lichtflitsen te detecteren.

Halzen kon verschillende wetenschappers en ingenieurs overtuigen van zijn idee. In 1992 deden ze een eerste poging om lichtsensoren in een gletsjer op de Zuidpool te installeren. Ze ontdekten gaandeweg dat het ijs op meer dan 1 kilometer diepte extreem zuiver en transparant was. De lichtflitsen van neutrino's konden daardoor wel 300 meter ver reiken, veel verder dan verwacht.

In 2000 hadden ze een eerste meetinstrument voor neutrino's klaar: AMANDA. Maar er was een groter instrument nodig om voldoende neutrino's uit het diepe heelal te kunnen waarnemen. En dus werd gestart met een groter project: IceCube, een kubieke-kilometer grote neutrinodetector, met meer dan 5.000 lichtsensoren tot 2,5 kilometer in het ijs.

Het IceCube-observatorium detecteert elke dag een 200-tal neutrino's, vooral deeltjes die ontstaan uit botsingen van kosmische straling tegen moleculen in de atmosfeer. Maar wetenschappers zijn vooral geïnteresseerd in de hoogenergetische neutrino's die ontstaan uit grote ontploffingen in het heelal, om meer te leren over zwarte gaten en sterren.

In 2013 ontdekten ze voor het eerst zulke kosmische neutrino's. Een paar jaar later hadden ze zoveel gegevens verzameld dat ze zeker konden zijn van hun ontdekking.

Francis Halzen viel naar eigen zeggen compleet uit de lucht toen hij het nieuws hoorde: "Het was een grote verrassing, ik had het totaal niet verwacht", zei Halzen via telefoonverbinding tijdens de persconferentie.

"Ik was vorig weekend nog op een wetenschapsfestival in Bergamo (Italië), waar werd geopperd dat ik de Nobelprijs zou winnen. Ik kon dat niet geloven en ik kan het eigenlijk nog altijd niet geloven", zegt hij.

Professor Halzen bedankte meermaals de mensen en wetenschappers die aan de bouw van de IceCube-detector hebben meegewerkt. "Zeker de moedige mensen die er vanaf het begin in hebben geloofd en cruciale beslissingen hebben genomen."

"Het project kon op zo veel punten mislukken, er was geen enkele garantie op succes. We hebben altijd het geluk gehad dat de juiste mensen met de juiste talenten telkens op de juiste plaats waren. Zonder hen was dit nooit gelukt."

Tijdens een online persconferentie van zijn universiteit voegde hij er nog aan toe: "Elk jaar rond deze tijd voelde ik me slecht, omdat ik de Nobelprijs niet had gewonnen. Ik had telkens het gevoel dat ik mijn medewerkers en collega's teleurstelde en hen niet de erkenning kon geven die ze zo erg verdienen. Dat is bij deze opgelost. En daar ben ik erg dankbaar voor."

"Toen ik deze ochtend het telefoontje van het Nobelcomité kreeg, was ik een onderzoeksvoorstel aan het schrijven. Ik hoop dat deze Nobelprijs dit voorstel vooruithelpt", zegt hij droogjes. "Ik heb veel geluk dat ik op dit moment in Italië ben. Mocht ik in de VS zijn geweest, hadden ze me wakker moeten bellen."

Ook op de vraag hoe hij zijn bekroning gaat vieren, antwoordt Halzen gevat: "Ik hoop dat ik zo lang mogelijk op mijn hotelkamer kan blijven tot de aandacht is gaan liggen. Je hoeft mij op geen enkele manier te proberen te bereiken. Mijn telefoon rinkelt onophoudelijk en mijn inbox zit al vol."

Francis Halzen krijgt met zijn Nobelprijs een geldbedrag van 12 miljoen Zweedse kroon, iets meer dan 1 miljoen euro. De Nobelprijs wordt officieel uitgereikt op 10 december, de sterfdatum van Alfred Nobel. Morgen wordt de Nobelprijs voor Scheikunde bekendgemaakt.