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El Premio Nobel de Física de 2026 ha sido otorgado a Francis Halzen por su hallazgo de partículas de neutrinos de alta energía procedentes del espacio.
El Comité del Nobel ha afirmado que Halzen ha realizado “contribuciones decisivas” al descubrimiento de “neutrinos de origen astrofísico” con IceCube, un experimento instalado bajo el hielo del Polo Sur.
Ellen Moons, secretaria general de la Real Academia Sueca de Ciencias, se refirió a estos neutrinos como “mensajeros fantasmales”. Esto alude al hecho de que las partículas carecen prácticamente de masa y atraviesan los objetos sólidos sin apenas interactuar con ellos. De hecho, cada segundo atraviesan a cualquier persona en la Tierra miles de millones de neutrinos.
La mayoría son emitidos por el Sol. Sin embargo, los de alta energía procedentes de otras partes del cosmos también llegan a nuestro planeta, y resultan aproximadamente mil millones de veces más raros que los que emana nuestra estrella.
Tienen su origen en diversas fuentes, como los agujeros negros situados en el centro de galaxias lejanas, que aceleran las partículas hasta energías extremas.
La idea del experimento IceCube consistía en utilizar el hielo del Polo Sur como un medio natural transparente para captar los tenues destellos de estas partículas de alta energía. De ello se encargan miles de sensores situados bajo la superficie helada de la Antártida, distribuidos a lo largo de un kilómetro cúbico.
Al comentar por qué es importante el trabajo de Halzen, Mark Pearce, presidente del comité del Premio Nobel de Física, afirmó: “El neutrino tiene unas propiedades muy peculiares: el hecho de que interactúe tan raramente con la materia y, en este caso, que sea una forma de proporcionarnos información sobre fuentes cósmicas lejanas que no podemos obtener de otra manera”.
La mayor parte de lo que sabemos sobre el universo proviene de la luz. Pero algunos de sus entornos más extremos pueden ocultarle sus secretos por completo. Los neutrinos de alta energía nos ofrecen otra forma de verlos.
Halzen, que trabaja en la Universidad de Wisconsin-Madison (Estados Unidos), ha contribuido a convertir estas partículas esquivas en una nueva herramienta para la astronomía. Los neutrinos interactúan tan débilmente con la materia que pueden atravesar estrellas, galaxias e incluso planetas enteros casi sin sufrir alteraciones. Eso los hace extraordinariamente difíciles de detectar, pero también los convierte en mensajeros del cosmos de un valor único.
El reto radica en que los neutrinos de alta energía procedentes de objetos más allá de nuestro Sistema Solar son excepcionalmente raros. Para captar una cantidad suficiente de ellos, los físicos necesitan un detector a una escala enorme: alrededor de un kilómetro cúbico.
En 1988, Halzen propuso una solución extraordinariamente audaz: utilizar el propio hielo antártico.
Detector natural
En las profundidades del Polo Sur, el hielo es excepcionalmente transparente. Los científicos perforan estrechos pozos en su interior e instalan largas cadenas de sensores de luz a más de un kilómetro por debajo de la superficie. Una vez que los agujeros se vuelven a congelar, los sensores quedan incrustados en el interior de un enorme detector natural.
La mayoría de los neutrinos atraviesan directamente la Tierra y IceCube sin dejar rastro alguno. Pero, de vez en cuando, uno de ellos choca con la materia presente en el hielo o cerca de él y produce una partícula cargada, como un muón.
Ese muón puede desplazarse a través del hielo más rápido de lo que lo hace la luz en el hielo, produciendo un tenue cono de luz azul conocido como radiación Cherenkov. Esto no significa que se desplace más rápido que el límite de velocidad universal: la luz se mueve más lentamente a través del hielo que a través del vacío.
Al medir la duración y el patrón de esta luz a través de numerosos sensores enterrados, IceCube puede reconstruir la trayectoria del muón e inferir la dirección desde la que llegó el neutrino original.
En efecto, el muón deja un rastro luminoso a su paso por el hielo que permite a los científicos remontarse hasta la fuente del neutrino en el cielo.
En 2013, IceCube dio a conocer la primera evidencia sólida de una población de neutrinos de energía extremadamente alta procedentes de más allá de nuestro sistema solar.
Fue un avance trascendental, ya que los neutrinos se comportan de forma muy diferente a otras partículas que nos llegan desde el espacio. Los rayos cósmicos, por ejemplo, tienen carga eléctrica y los campos magnéticos desvían su trayectoria a medida que viajan por el universo. Por eso, cuando llegan a la Tierra, puede resultar extremadamente difícil determinar de dónde proceden.
Los neutrinos no tienen carga eléctrica. Viajan por el espacio en líneas casi rectas, por lo que su dirección de llegada puede indicarnos su origen. También pueden escapar de entornos densos en los que la luz puede ser absorbida o dispersada antes de salir.
Esto abre una nueva ventana a algunos de los lugares más violentos del universo, como los alrededores de los agujeros negros supermasivos y otros potentes aceleradores cósmicos de partículas.
Este avance también contribuyó a sentar las bases de lo que hoy denominamos astronomía multimensajera: la construcción de una imagen más completa del universo mediante la combinación de diferentes señales cósmicas, como la luz, las ondas gravitacionales, los rayos cósmicos y los neutrinos.
Cada una de ellas aporta un dato diferente.
Un giro inesperado
Los neutrinos no son ajenos al Premio Nobel. En las últimas décadas, este galardón ha reconocido su detección, el descubrimiento de diferentes tipos de neutrinos, la “captura” de neutrinos cósmicos y el descubrimiento de que los neutrinos oscilan (y, por lo tanto, tienen masa).
El trabajo de Halzen añade otro capítulo: utilizarlos no solo como partículas que estudiar, sino como mensajeros con los que hacer astronomía.
Dado que los neutrinos pueden recorrer distancias enormes y atravesar la materia casi sin sufrir alteraciones, los científicos han llegado incluso a especular sobre si algún día podrían utilizarse para la comunicación a través de distancias interestelares. Pero esto sigue siendo puramente hipotético: IceCube detecta neutrinos producidos por procesos astrofísicos naturales, no mensajes de civilizaciones extraterrestres.
Hay una bonita ironía en esta historia. Los neutrinos son útiles precisamente porque son tan difíciles de captar. Su renuencia a interactuar con la materia es lo que les permite recorrer enormes distancias cósmicas casi sin sufrir cambios.
Y el detector que hizo posible esta nueva astronomía no necesitó contener un kilómetro cúbico de material fabricado. La idea genial de Halzen fue darse cuenta de que la naturaleza ya había proporcionado uno bajo el Polo Sur.
Las llamadas “partículas fantasma” se han convertido, por tanto, en una forma extraordinaria de explorar algunas de las partes más energéticas –y que, de otro modo, permanecerían ocultas– del universo.
Noelia Noël no recibe salario, ni ejerce labores de consultoría, ni posee acciones, ni recibe financiación de ninguna compañía u organización que pueda obtener beneficio de este artículo, y ha declarado carecer de vínculos relevantes más allá del cargo académico citado.
