Científicos del CONICET explican la importancia de los aportes del ganador del Premio Nobel de Física

La Real Academia Sueca de Ciencias otorgó el Premio Nobel de Física de 2026 a Francis Halzen ”por sus contribuciones decisivas al Observatorio de Neutrinos IceCube y al descubrimiento de neutrinos de alta energía de origen astrofísico”.

El físico belga Halzen, con lugar de trabajo en la Universidad de Wisconsin, en Estados Unidos, sentó las bases de un tipo de astronomía totalmente nuevo. Su idea consistió en utilizar el hielo glacial del Polo Sur para capturar unas partículas muy esquivas llamadas neutrinos. El resultado fue el Observatorio de Neutrinos IceCube, ubicado en el Polo Sur, capaz de rastrear neutrinos procedentes de procesos con una energía extremadamente elevada que se originan en el universo lejano.

El neutrino es la partícula más esquiva del universo, no tiene carga eléctrica y casi carece de masa. Por lo general, atraviesa la materia sin que se note; es muy raro que un neutrino dé a conocer su presencia al chocar con un núcleo atómico. Los neutrinos cósmicos también proceden de otras regiones del espacio y traen consigo pistas sobre algunos de los misterios del cosmos y su detección y estudio pueden aportar información sobre los entornos extremos del universo en los que se originaron.

“Los neutrinos son partículas que interactúan muy débilmente con la materia, por lo que son extremadamente difíciles de detectar. La contribución fundamental de Halzen fue idear un método de detección indirecta a través del hielo. Para detectar a los neutrinos dependemos de una partícula llamada muón, que estos producen cuando atraviesan una gran masa de hielo. El muón es una partícula que tiene carga eléctrica y que, cuando se mueve por el hielo, produce luz en el rango óptico del espectro.”, explica Gustavo E. Romero, investigador del CONICET y director del Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR, CONICET-CIC-UNLP).

“El comportamiento astrofísico esperado de los centros activos de galaxias en el universo permitía esperar la presencia de neutrinos de muy altas energías. Su detección, que permite comprobar los mecanismos de producción de partículas de altísimas energías y el funcionamiento de esas fuentes galácticas, fue gracias a la visión y el esfuerzo continuado por décadas de Halzen, su mentor, y los miembros de la colaboración IceCube”, sintetiza Carlos Alberto García Canal, investigador del CONICET en el Instituto de Física de La Plata (IFLP, CONICET-UNLP).

Un telescopio de neutrinos en el Polo Sur

De acuerdo con el comunicado de la academia sueca, en la década de los 80, Halzen se dio cuenta de que el hielo antártico podría ser ideal para capturar una cantidad suficiente de estos neutrinos tan esquivos, de modo que los investigadores pudieran aprender más sobre sus lejanos orígenes. En poco tiempo convenció a muchos otros del potencial de su idea y, en 1992, un grupo de investigadores e ingenieros realizó los primeros intentos de introducir sensores de luz en el glaciar del Polo Sur.

El gran avance se produjo unos veinte años más tarde: el telescopio de neutrinos IceCube registró neutrinos con propiedades que convencieron a los investigadores de que procedían de regiones lejanas del espacio. La búsqueda de las fuentes de neutrinos del universo había comenzado en serio.

“Halzen dedicó su incansable esfuerzo a demostrar y convencer al mundo científico y a las agencias de financiación que los mecanismos de interacción de las partículas cuánticas (protones, neutrones, mesones pi, muones electrones, neutrinos, etc.) permitirían detectar eventos que confirmarían la presencia de neutrinos de muy altas energías portadores de la información del funcionamiento de las galaxias que llenan el universo. De esa manera lideró el proyecto del observatorio IceCube que permitió comprobar la presencia de neutrinos de muy altas energías”, explica Carlos Alberto García Canal, investigador del CONICET en el Instituto de Física de La Plata (IFLP, CONICET-UNLP).

“Los neutrinos que llegan desde el espacio y detecta IceCube atraviesan toda la tierra. El detector mira hacia abajo, o sea, hacia el centro de la tierra. Los neutrinos pasan por la Tierra sin interactuar e interactúan con un átomo de hielo y entonces el muón se mueve de abajo hacia arriba, generando un patrón de luz en el hielo que se puede detectar”, explica Romero.

Los sensores de IceCube recogen esta luz, que posteriormente se digitaliza. Esta información se envía a ordenadores en el Laboratorio IceCube en la superficie, que convierte los mensajes de los 5.160 módulos ópticos digitales (DOM), cada uno con un tubo fotomultiplicador de diez pulgadas y electrónica asociada individuales en patrones de luz que revelan la dirección y energía de los neutrinos.

Los neutrinos que transportan enormes cantidades de energía se pueden diferenciar de los neutrinos de energía considerablemente menor que proceden de la desintegración de sustancias radiactivas, del Sol o que se generan cuando los rayos cósmicos chocan contra la atmósfera terrestre. Los neutrinos que no se originan en nuestro entorno deben proceder de algún lugar muy lejano; tal vez de procesos violentos en regiones donde han explotado estrellas o de lejanas galaxias activas.

El Observatorio de Neutrinos IceCube es el primer detector de su tipo, diseñado para observar el cosmos desde lo más profundo del hielo del Polo Sur. Abarcando un kilómetro cúbico de hielo, IceCube busca partículas subatómicas casi sin masa llamadas neutrinos. Estos mensajeros astronómicos de alta energía proporcionan información para sondear las fuentes astrofísicas más violentas: eventos como estrellas en explosión, estallidos de rayos gamma y fenómenos que involucran agujeros negros y estrellas de neutrones.

En cuanto a la importancia de haber descubierto un método para la detección de neutrinos y de la instalación del observatorio, García Canal destaca que lo más importante es haber incrementado sustancialmente el conocimiento del comportamiento y la evolución del Universo. “Por otra parte, no hay duda que los avances tecnológicos necesarios para la instalación del observatorio en la Antártida perforando hielo y colocando los numerosos detectores son extremadamente relevantes”, concluye.

Colaboraciones argentinas con el Nobel

Tanto García Canal como Romero, han tenido la oportunidad de interactuar con el Nobel e incluso de colaborar con él.

“En 1993 fui parte de la organización en Mar del Plata de la Escuela Latinoamericana de Física (ELAF) con cientos de participantes de todo el mundo. Entre los disertantes estaba invitado Halzen, quien se destacó por la claridad y entusiasmo de sus presentaciones. Posteriormente con los colegas locales Luis Anchordoqui y Daniel Gómez Dumm encaramos junto a él una propuesta de eventual detección de ciertas partículas que habían sido predichas teóricamente, usando las facilidades de IceCube, lo que dio lugar a una publicación en Physical Review D. Posteriormente he tenido la posibilidad de compartir con Halzen conferencias y reuniones en diversas oportunidades. De todos estos encuentros queda la invalorable experiencia de haber compartido su conocimiento, su dedicación, su simpatía y su humildad”, relata García Canal.

Por su parte, Romero relata que en los 30 años que lleva dedicándose a trabajar en astrofísica de altas energías se ha cruzado con Halzen en muchos comités y reuniones científicas. En 2013, fue coautor junto con él y varios colegas de diferentes lugares del mundo de un trabajo sobre neutrinos y fuentes de ondas gravitacionales que se publicó en la revista  Reviews of Modern Physics.