Нейтрино иногда называют «частицами-призраками». У них нет электрического заряда, они почти не взаимодействуют с веществом и способны пролететь сквозь планеты, звёзды и человеческое тело, практически не оставив следа. Именно это делает их такими ценными для астрономии: они могут нести информацию из глубины самых экстремальных процессов во Вселенной, не отклоняясь магнитными полями и почти не теряя энергию по дороге.

Но та же особенность делает их почти невозможными для обнаружения.

Идея Халзена состояла в том, чтобы использовать не отдельный искусственный резервуар, а сам антарктический лёд. Ещё в 1988 году он вместе с физиком Джоном Лёрнедом предложил искать высокоэнергетические нейтрино в глубоком полярном льду. Позже эксперименты AMANDA подтвердили, что идея работает, а в 1999 году команда предложила построить на Южном полюсе детектор объёмом в целый кубический километр.

Сегодня IceCube состоит из 5160 светочувствительных датчиков, замороженных на глубине примерно от 1450 до 2450 метров. Они распределены по 86 вертикальным линиям внутри льда. Сам лёд здесь становится частью прибора — огромной прозрачной средой, в которой можно уловить редчайшее событие.

Сам нейтрино датчики обычно не видят. Но иногда он всё-таки сталкивается с веществом и рождает заряженные частицы. Те движутся сквозь лёд быстрее, чем свет распространяется в этой среде, и возникает слабая голубоватая вспышка — черенковское излучение. По рисунку света учёные могут восстановить направление, энергию и тип исходного нейтрино.

Вероятность такого события ничтожна. Через человеческое тело каждую секунду проходят около 100 триллионов нейтрино. Но для нейтрино тех энергий, которые интересуют IceCube, детектор размером с человека мог бы ждать взаимодействия порядка 100 тысяч лет. Поэтому и понадобился прибор размером с кубический километр.

В 2013 году IceCube обнаружил поток высокоэнергетических нейтрино, пришедших из-за пределов Солнечной системы. Позже удалось связать часть сигналов с активными галактиками TXS 0506+056 и NGC 1068, а в 2023 году обсерватория показала нейтринное излучение уже нашей собственной Галактики.

До этого астрономия в основном смотрела на Вселенную через свет — видимый, инфракрасный, рентгеновский, радио. IceCube добавил к этому ещё одного посланника.

И для этого учёным понадобилось не смотреть в небо, а закопать тысячи глаз на два километра под лёд.