El Premio Nobel de Física 2026 ha sido otorgado a Francis Halzen por su revolucionario uso del hielo del Polo Sur como detector de neutrinos, las elusivas partículas 'fantasma' del Universo. Este avance ha permitido desentrañar el origen de fenómenos cósmicos violentos y ofrece una nueva ventana para comprender el cosmos profundo, facilitando la detección de estas partículas que rara vez interaccionan con la materia.
El Premio Nobel de Física 2026 ha sido concedido a un científico que optó por emplear el hielo del Polo Sur como mecanismo para detectar las partículas conocidas como neutrinos. Estas partículas, sin carga y que solo interaccionan a través de la fuerza débil, pueden atravesar el cosmos con una interacción mínima con la materia. Esta particularidad las convierte en testigos cruciales de los eventos universales, permitiendo rastrear su origen como si dejaran un rastro. Sin embargo, su escasa interacción con la materia las hace extremadamente difíciles de detectar, un desafío que Francis Halzen abordó al investigar el hielo.
Los procesos violentos y las explosiones en el Universo lejano liberaron protones de alta energía que pueden llegar hasta nosotros. No obstante, al ser partículas cargadas, estos protones se desvían por los campos magnéticos, lo que impide rastrear su verdadero origen. En estas mismas explosiones también se generan rayos gamma, pero su alta interacción con la luz y la materia los debilita, impidiendo su medición. Por el contrario, los neutrinos de alta energía, que surgen junto a los protones, ofrecen una perspectiva diferente. Al carecer de carga, no son afectados por los campos magnéticos y su interacción con la materia es tan reducida que es improbable que se encuentren con otras partículas. Rastrear su trayectoria inversa hasta la Tierra permite identificar su punto de origen. El reto, sin embargo, radica en detectar su llegada para poder seguir sus pasos.
En la década de 1980, Francis Halzen revisó estudios de los años 60 que sugerían el agua como un excelente detector de neutrinos. Si se utiliza un volumen suficiente de agua, eventualmente los neutrinos interaccionarán con alguna partícula. Cuando esto ocurre, liberan partículas cargadas en una dirección casi idéntica a la del neutrino original. Estas partículas, a su vez, emiten una luz azul que, dada la transparencia del agua, puede ser fácilmente detectada.
Para que este método sea viable, se requieren volúmenes de agua muy grandes, lo que implicaría la instalación de detectores en el océano. Sin embargo, esto presenta varios inconvenientes. Por ejemplo, la presencia de sustancias radiactivas puede liberar luz que confunda los resultados. Además, la fauna marina puede dificultar la operación de los instrumentos y la superficie líquida complica el trabajo de los científicos.
Francis Halzen consideró que el hielo, siendo agua congelada, podría ser una alternativa adecuada. Sabía que científicos soviéticos ya habían propuesto la detección de neutrinos en el hielo mediante ondas de radio. Sin embargo, la idea de detectar un destello de luz podría ser una opción superior. Por ello, contactó a otro científico que exploraba opciones en el agua cerca de Hawái. Con su colaboración, diseñó un prototipo que, aunque inicialmente pareció destinado al olvido, pronto captó el interés de otros investigadores.
Con la ayuda de más físicos y glaciólogos, Halzen desarrolló un protocolo para insertar sensores y cables a gran profundidad en el hielo. La profundidad era crucial para evitar la formación de burbujas que pudieran desviar la luz. Se decidió ubicar la instalación en la Antártida, donde ya existía una estación de investigación con personal científico permanente.
La primera estación de medición de neutrinos que construyeron se denominó AMANDA. Funcionó eficazmente, pero se necesitaba un volumen aún mayor de hielo para detectar neutrinos de alta energía. Por esta razón, en 2010 se completó la construcción de una segunda estación, IceCube, que abarca un kilómetro cúbico de hielo, con 5.160 sensores y 86 cables. Para 2013, ya se habían obtenido las primeras pruebas de detección de neutrinos de alta energía de origen extraterrestre.
En IceCube no solo se detectan neutrinos de alta energía provenientes del Universo distante, sino que también pueden captarse neutrinos más débiles de otras radiaciones cósmicas. No obstante, los científicos que trabajan con estos datos disponen de instrumentos que permiten diferenciar entre ellos.
Con la detección de un número creciente de neutrinos, se espera lograr una mejor comprensión de los procesos más enigmáticos y energéticos del Universo. Por ejemplo, según un artículo de 2013 publicado en la revista Investigación y Ciencia por Carlos Pérez de los Heros, un científico español que colabora en IceCube, se anticipa que los neutrinos detectados en el hielo permitan realizar descubrimientos significativos sobre la materia oscura.
Los neutrinos son partículas tan fascinantes que su estudio ha sido objeto de múltiples premios Nobel. En 2002, Raymond Davis Jr. y Masatoshi Koshiba fueron galardonados por descubrir su conexión con la astrofísica. El problema era que los detectores existentes solo captaban un tercio de los neutrinos pronosticados. Posteriormente, Takaaki Kajita y Arthur B. McDonald descubrieron que esto se debía a la capacidad de estas partículas para cambiar de tipo en su recorrido, y desarrollaron un método más eficaz para detectarlas, lo que les valió el mismo reconocimiento 13 años después.
Ahora, el galardón ha recaído en el científico que decidió emplear el hielo del remoto Polo Sur para investigar los neutrinos generados en las profundidades del Universo, un campo de estudio con un vasto potencial.
