El premio Nobel de Física 2026 fue otorgado al investigador Francis Halzen, hoy de 82 años, que fue pionero en buscar la forma de capturar los neutrinos, partículas que interactúan débilmente con la materia. Gracias a su empeño y dedicación, se terminó construyendo en la Antártida el Observatorio de Neutrinos IceCube, una estación completado en 2011 y en la que una enorme masa de hielo, de kilómetro cúbico, está equipada con sensores que pueden detectar los infrecuentes pero constantes destellos que producen los neutrinos de alta energía al interactuar con un núcleo atómico.
Fue allí, en esas instalaciones, que en 2013 se reportaron los primeros neutrinos de alta energía de origen astrofísico, motivo por el que también se reconoce ahora al trabajo de Halzen.
Veamos un poco de qué a el asunto.
Vivimos rodeados de neutrinos
Hay quienes dicen que los neutrinos son partículas “tímidas”, ya que como prácticamente no tienen masa ni carga eléctrica —lo que los libera de la influencia de los campos electromagnéticos— suelen pasar prácticamente desapercibidos. Y eso que son sumamente abundantes: se estima que por cada segundo, unos 65 mil millones de neutrinos, procedentes del Sol, atraviesan la uña del meñique de cada habitante del planeta tierra.
Más que tímidas, estas partículas son más bien extremadamente reservadas. Muy rara vez hacen notar su presencia al darse con el núcleo de un átomo. Pero claro, siendo tantos los neutrinos que atraviesan el planeta, un “muy rara vez” abre una puerta grande para la apasionante tarea de intentar registrarlos (apasionante al menos para quienes se mueven dentro del mundo de la física de partículas).
Su búsqueda comenzó luego de 1930, ya que fue en ese año cuando Wolfgang Pauli postuló su existencia para explicar un tipo de decaimiento de los elementos radioactivos (Pauli recibió el Premio Nobel de Física en 1945 pero por otros descubrimientos de gran importancia para la física de partículas). La confirmación experimental de que tal partícula existía (al principio Pauli la bautizó como “neutrón”) llegó en 1956. Desde entones sabemos que hay neutrinos que se originan aquí por el decaimiento radioactivo, otros en el Sol o en interacciones de los rayos cósmicos con nuestra atmósfera, y un grupo restante de neutrinos nos llegan desde el espacio.
Como físico de partículas, al belga Francis Halzen aquello seguro le interesaría, pero tras radicarse en Estados Unidos, pasando a formar parte de la Universidad de de Wisconsin-Madison, lo que había atraído su atención era el estudio de los rayos cósmicos, otras partículas que atraviesan el cosmos, generalmente protones que provienen del núcleo de átomos de hidrógeno. Algunos de esos rayos cósmicos llegan a nuestro planeta con una gran aceleración. Para la física, los mismos procesos que dan esa gran aclaración a los rayos cósmicos (y por tanto se denominan rayos cósmicos de alta energía), dan también origen a neutrinos de alta energía. Y como los neutrinos no desvían por los campos electromagnéticos, intentar dilucidar desde donde vienen es más sencillo.
Según relata el material de prensa de la Academia Sueca, en la década de 1980 Francis Halzen se enteró de que físicos de la Unión de Repúblicas Socialistas Soviéticas estaban trabajando en la idea de detectar neutrinos originados en el espacio en la Antártida. La idea de los físicos rusos era captar las señales de radio que los neutrinos generan al colisionar con núcleos de otros átomos. A Halzen se le ocurrió un camino distinto: detectar los destellos de luz producidos por esas colisiones gracias a sensores colocados en el hielo de la Antártida. No lo decían por decir, ya que antes otros físicos habían propuesto detectar neutrinos provenientes del espacio en el agua líquida. La suma de Antártida más neutrinos, hizo que Halzen pensara en el hielo. Y su corazonada fue más que provechosa.
Con ayuda de los amigos
Para indagar en la posibilidad de capturar los destellos de luz de neutrinos en el hielo, Francis Halzen se puso en contacto con su colega John Learned que venía haciendo eso pero en agua líquida en Hawain. Juntos concibieron una forma de detectarlos en el hielo antártico y la presentaron en una conferencia que dieron en Polonia en 1988.
Ambos parece se contentaron con demostrar que era posible, pero si fuera por ellos la cosa hubiera quedado allí. Sin embargo la idea que habían presentado entusiasmó a mucha gente de la comunidad de neutrinos, que a diferencia de su objeto de estudio sí comenzaron a interactuar intensamente con quienquiera que se les cruzara en el camino. Y así convencieron a Halzen no solo de lo acertado de avanzar con el detector de neutrinos en la Antártida, sino de que además fuera él quién liderara el proceso.
El predecesor del Observatorio de Neutrinos IceCube fue bautizado AMANDA (por “Antarctic Muon And Neutrino Detector Array”, en español algo así como “Matriz de Detectores de Muones y Neutrinos de la Antártida”), que funcionó ente 1996 y 2005 y mostró que la detección de neutrinos de alta energía mediante medición de la luz en las profundidades del hielo antártico era una realidad.
Vienen desde lejos
La idea del IceCube, con su kilómetro cúbico de hielo en el que se despliegan los cables detectores de estos destellos ocasionados por la colisión de neutrinos de alta energía con los núcleos del oxígeno o hidrógeno del agua en estado sólido, era detectar neutrinos de alta energía originados en el espacio.
Eso finalmente se anunció en 2013: la detección de dos neutrinos en la escala de los petaelectronvoltios (una cantidad de energía muy pequeña en términos de nuestra física a escala humana, pero bastante grande a las escalas de una partícula subatómica) proporcionó la primera evidencia —¡para los físicos de partículas, claro!— de neutrinos astrofísicos de alta energía, es decir, generados muy lejos en el cosmos y acelerados por las mismas fuerzas que aceleran a los rayos cósmicos de energía extrema.
IceCube sigue detectando neutrinos de alta energía (en 2026 se publicó el dato del neutrino de mayor energía registrado por ahora a partir de datos obtenidos en 2019) y se espera que el proyectado IceCube 2 permita ir aún más lejos en su detección.
Cazador de neutrinos premiado
“Francis Halzen ha realizado contribuciones fundamentales a IceCube en su calidad de investigador principal: desde su invención y diseño conceptual, pasando por su construcción —una proeza técnica audaz—, hasta las operaciones científicas rutinarias”, destaca el Comité del Nobel de Física que decidió premiarlo. “Gracias a su liderazgo visionario, Halzen creó y fomentó una colaboración internacional capaz de transformar ideas teóricas sobre la detección de neutrinos en observaciones precisas y en un campo experimental dinámico”, agregan.
El premio además no se remonta lo que pasó: avizoran que en las próximas décadas oiremos mucho más sobre los neutrinos de alta energía, tanto por lo que vaya a detectar IceCube, su sucesor IceCube-Gen2, como otras instalaciones que se están planificando en diversos puntos del globo. Con ellos iremos desentrañando más misterios del Universo. Y Halzen hizo su pequeño y gigantesco aporte al respecto.