Francis Halzen: Der Nobelpreis-Physiker, der sein Teleskop im Eis nie betreten hat

Francis Halzen

Geboren	23. März 1944 Tienen, Belgium
Beruf	Physiker
Auszeichnungen	Balzan-Preis · Cocconi-Preis · Julius-Wess-Preis

Francis Halzen hat nie auf dem Eis gestanden, das ihn berühmt gemacht hat. Jahrzehntelang vertrat der Physiker von der University of Wisconsin–Madison die Idee, ein mit Lichtsensoren bestückter Block antarktischen Gletschereises unter dem Südpol könne Teilchen auffangen, die aus den gewaltigsten Regionen des Universums stammen. Er verfasste die Projektanträge und leitete die Forschungskooperation, die den Detektor baute. Die Bohrarbeiten und die Einsätze bei eisigen Temperaturen übernahmen andere. Im Herbst verlieh ihm die Königlich-Schwedische Akademie der Wissenschaften den Nobelpreis für Physik – als einzigem Preisträger für ein Observatorium, das Hunderte Wissenschaftler und Ingenieure gemeinsam errichtet hatten.

Diese Einsamkeit ist das Merkwürdige an der Geschichte. Physikpreise gehen gewöhnlich an zwei oder drei Personen, und hinter IceCube steht eine Forschungskooperation mit Beteiligten aus mehr als einem Dutzend Ländern. Halzen selbst erzählt die Entstehung als eine Kette von Zufällen. „Ich bin da zufällig hineingezogen worden“, sagte er in einem Interview zur Oral History mit dem American Institute of Physics: Von den vier Gründern war er der Einzige, der jemals einen Projektantrag geschrieben hatte.

Sein Weg zum Südpol begann weit entfernt von jedem Eis. Geboren wurde er am 23. März 1944 in Tienen, einer Stadt in Flämisch-Brabant. An der Katholieke Universiteit Leuven studierte er Physik und schloss 1966 mit einem Master und 1969 mit der Promotion ab. Seine auf Niederländisch verfasste Dissertation behandelte gebrochene Symmetrien von Hadronen. Anschließend arbeitete er zwei Jahre als wissenschaftlicher Mitarbeiter am CERN, dem europäischen Teilchenphysiklabor nahe Genf, bevor er den Atlantik überquerte und nach Madison zog. Dort ist er inzwischen seit mehr als einem halben Jahrhundert tätig.

In Wisconsin beschäftigte er sich als Theoretiker mit Quarks und Kollisionen in Teilchenbeschleunigern. 1977 wurde er zum ordentlichen Professor berufen, 1984 übernahm er die Leitung des Institute for Elementary Particle Physics Research der Universität – ein Amt, das er bis heute innehat. Im selben Jahr veröffentlichte er gemeinsam mit dem britischen Physiker Alan D. Martin Quarks and Leptons, das bald zu einem Standardlehrbuch der Teilchenphysik wurde. Sein Interesse richtete sich bereits zunehmend auf kosmische Strahlung, die mit Energien auf die Erde trifft, die kein Labor erreichen kann.

1987 erfuhr er von einem sowjetischen Plan, mit Radioantennen im antarktischen Eis nach Neutrinos zu suchen. Das Signal hielt er für zu schwach, doch das Eis ließ ihn nicht mehr los. Neutrinos haben keine elektrische Ladung und nahezu keine Masse. Sie durchqueren den Planeten, ohne anzuhalten – genau das macht sie so nützlich: Sie kommen auf gerader Linie von dem Ort, an dem sie entstanden sind. Nur selten trifft eines von ihnen auf einen Atomkern. Dabei entsteht ein geladenes Teilchen, das einen schwachen blauen Lichtblitz abgibt. Halzens Vorschlag war, im klaren, dunklen und stabilen Eis unter dem Südpol nach diesen Lichtblitzen Ausschau zu halten. 1988 stellte er die Idee auf einer Konferenz in Polen gemeinsam mit John Learned vor, der damals ein Unterwasserdetektor-Projekt vor Hawaii leitete. „Ich hielt einen Vortrag über das AMANDA-Konzept … einfach, um zu sehen, ob mich jemand von der Bühne lachen würde“, erinnerte er sich. Niemand lachte.

Das Pilotprojekt AMANDA nahm um 1990 mit einer kleinen Gruppe von Physikern Gestalt an. Zu ihnen gehörte Halzens Kollege Bob Morse aus Wisconsin, der offiziell als wissenschaftlicher Projektleiter fungierte. Beinahe wäre die ganze Idee daran gescheitert. Nahe der Oberfläche war das Eis voller winziger Luftbläschen, die das Licht so stark streuten, dass ein Lichtblitz fast augenblicklich seine Richtung verlor. In größerer Tiefe erwies sich das Eis als viel klarer als erwartet. AMANDA zeigte, dass sich mit dieser Methode Neutrinos nachweisen ließen – und dass ein echtes Teleskop deutlich größer und tiefer angelegt werden musste.

2001 wurde Halzen wissenschaftlicher Projektleiter des Nachfolgeprojekts IceCube. Nachdem die Teams sechs Jahre lang mit heißem Wasser Löcher ins Eis geschmolzen und Sensorstränge hinabgelassen hatten, bevor das Wasser wieder gefror, war das Observatorium 2011 fertig: ein Kubikkilometer instrumentiertes Eis mit 5.160 optischen Modulen in etwa 1.450 bis 2.450 Metern Tiefe. 2013 veröffentlichte die Forschungskooperation den ersten Nachweis hochenergetischer Neutrinos von außerhalb des Sonnensystems. Diese Teilchen sind weitaus energiereicher als alles, was am Large Hadron Collider des CERN beschleunigt wird. Das Magazin Physics World kürte die Entdeckung zum Durchbruch des Jahres. Spätere Arbeiten führten Neutrinos zu einem aufflammenden Blazar namens TXS 0506+056, zur aktiven Galaxie NGC 1068 und 2023 in die Ebene unserer eigenen Milchstraße zurück.

In der Nobelpreisbegründung werden „entscheidende Beiträge“ gewürdigt – eine gewichtige Formulierung. Halzen ist Theoretiker und war nach eigener Aussage nie in der Antarktis, weder während des AMANDA-Projekts noch danach. Ein nach der Bekanntgabe vom American Institute of Physics veröffentlichter Essay argumentierte, man solle ihn „nicht in erster Linie als alleinige treibende Kraft oder als Mastermind betrachten“. Auch Mark Bowens Buch über das Projekt, The Telescope in the Ice, räumt Menschen wie Morse und dem Eisbohrspezialisten Bruce Koci viel Raum ein. Halzen bestreitet das nicht. „Ich wäre nicht der PI geworden, wenn sie es mir nicht gesagt hätten“, sagte er. Er erinnerte sich daran, dass man ihm mitgeteilt hatte, das Projekt werde ohne ihn als wissenschaftlichen Projektleiter nicht zustande kommen – und zwar gerade, als die Fördermittel kurz vor der Freigabe standen. Auch wissenschaftlich ist noch eine Lücke offen: IceCube wies nach, dass es einen stetigen Fluss kosmischer Neutrinos gibt, doch für die meisten davon ist die Quelle noch immer unbekannt. Selbst der aussichtsreichste Kandidat, NGC 1068, wurde mit einer statistischen Sicherheit nachgewiesen, die unterhalb der Schwelle liegt, ab der Physiker von einer Entdeckung sprechen.

Die Bekanntgabe am 6. Oktober 2026 erreichte ihn in Italien, wenige Tage nachdem er bei einem Wissenschaftsfestival in Bergamo über IceCube gesprochen hatte. „Es war eine riesige Überraschung; ich hatte überhaupt nicht damit gerechnet“, sagte er telefonisch bei der Pressekonferenz in Stockholm. Er ist der erste alleinige Preisträger des Physik-Nobelpreises seit 1992, der elfte belgische Nobelpreisträger und das erste aktive Mitglied der Fakultät in Wisconsin, das seit 1975 mit dem Preis ausgezeichnet wird. Anfang des Jahres hatte ihm die American Physical Society ihre Medaille für herausragende Forschungsleistungen verliehen; 2024 war er in die US National Academy of Sciences gewählt worden.

Den Preis betrachtet er als Hebel. „Ich arbeite an einem Antrag und hoffe, dass mir der Preis dabei hilft, ihn genehmigt zu bekommen“, sagte er vor Journalisten in Madison – unter Gelächter. Seine Forschungskooperation plant bereits IceCube-Gen2, eine Erweiterung auf rund acht Kubikkilometer Eis, deren Bau jedoch noch nicht vollständig finanziert ist. Gleichzeitig entstehen konkurrierende Neutrinoteleskope im Mittelmeer und im Baikalsee. Halzen, inzwischen 82 Jahre alt, wird seine Medaille am 10. Dezember in Stockholm entgegennehmen. Das Projekt, das manche einst in seinen Worten als „nette kleine Idee“ bezeichneten, die „niemals funktionieren würde“, registriert noch immer Lichtblitze in der Dunkelheit. Die meisten Orte, von denen sie kommen, haben nach wie vor keinen Namen.

Schlagwörter: Physik, IceCube, Francis Halzen, Neutrinos, Nobel Prize, Alan D. Martin