Científicos del CONICET destacan los aportes del Nobel Francis Halzen a la física moderna

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, quien trabaja en la Universidad de Wisconsin, en Estados Unidos, estableció las bases de una nueva forma de astronomía. Su propuesta consistió en utilizar el hielo del Polo Sur para capturar partículas extremadamente escurridizas conocidas como neutrinos. Esto dio origen al Observatorio de Neutrinos IceCube, situado en el Polo Sur, capaz de detectar neutrinos provenientes de procesos de alta energía en el universo.

Los neutrinos son partículas que carecen de carga eléctrica y prácticamente no tienen masa. Generalmente, atraviesan la materia sin ser detectados; es raro que un neutrino revele su presencia al colisionar con un núcleo atómico. Además, los neutrinos cósmicos traen información sobre los misterios del cosmos, y su detección puede ofrecer datos sobre los ambientes extremos en los que se generan.

"Los neutrinos son partículas que interactúan muy débilmente con la materia, lo que dificulta su detección. La contribución clave de Halzen fue idear un método de detección indirecta a través del hielo. Para detectar neutrinos, dependemos de una partícula llamada muón, que se produce cuando los neutrinos atraviesan una gran masa de hielo. El muón, al moverse por el hielo, genera luz en el rango óptico del espectro", explicó 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 anticipar la presencia de neutrinos de muy alta energía. Su detección, que valida los mecanismos de producción de partículas de altísima energía y el funcionamiento de estas fuentes galácticas, fue posible gracias a la visión y el esfuerzo continuo de Halzen y su equipo", sintetizó 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

En la década de 1980, Halzen comprendió que el hielo antártico podría ser ideal para capturar suficientes neutrinos, permitiendo a los investigadores aprender más sobre sus lejanos orígenes. En 1992, un grupo de científicos e ingenieros realizó los primeros intentos de introducir sensores de luz en el glaciar del Polo Sur.

El avance significativo ocurrió aproximadamente veinte años después: el telescopio IceCube registró neutrinos con características que convencieron a los investigadores de que provenían de regiones distantes del espacio, dando inicio a una búsqueda seria de las fuentes de neutrinos del universo.

"Halzen dedicó su esfuerzo a demostrar y convencer a la comunidad científica y a las agencias de financiación que los mecanismos de interacción de las partículas cuánticas permitirían detectar eventos que confirmarían la presencia de neutrinos de muy alta energía, portadores de información sobre el funcionamiento de las galaxias en el universo. Así lideró el proyecto IceCube, que permitió verificar la existencia de estos neutrinos", explicó García Canal.

"Los neutrinos que llegan desde el espacio y que detecta IceCube atraviesan toda la Tierra. El detector está orientado hacia abajo, hacia el centro de la Tierra. Los neutrinos pasan a través de la Tierra sin interactuar, pero interactúan con un átomo de hielo, generando un muón que se mueve de abajo hacia arriba, creando un patrón de luz en el hielo que se puede detectar", detalló Romero.

Los sensores de IceCube recogen esta luz, que luego se digitaliza. Esta información se envía a computadoras en el Laboratorio IceCube en la superficie, que convierte los mensajes de los 5.160 módulos ópticos digitales (DOM) en patrones de luz que revelan la dirección y energía de los neutrinos.

Los neutrinos que transportan grandes cantidades de energía pueden diferenciarse de aquellos de menor energía, que provienen de la descomposición de materiales radiactivos, del Sol o que se generan cuando los rayos cósmicos colisionan con la atmósfera terrestre. Los neutrinos que no se originan en nuestro entorno provienen de lugares muy lejanos, posiblemente de explosiones estelares o de galaxias activas distantes.

El Observatorio de Neutrinos IceCube es el primer detector de su tipo, diseñado para observar el cosmos desde el hielo del Polo Sur. Abarcando un kilómetro cúbico de hielo, IceCube busca neutrinos, que son mensajeros astronómicos de alta energía que proporcionan información sobre eventos astrofísicos violentos, como explosiones de estrellas y fenómenos relacionados con agujeros negros y estrellas de neutrones.

La importancia de descubrir un método para detectar neutrinos y establecer el observatorio radica en el considerable aumento del conocimiento sobre el comportamiento y la evolución del universo. "Además, los avances tecnológicos necesarios para instalar el observatorio en la Antártida, perforando hielo y colocando numerosos detectores, son de gran relevancia", concluyó García Canal.

Colaboraciones argentinas con el Nobel

Tanto García Canal como Romero han tenido la oportunidad de colaborar con Halzen. García Canal recordó: "En 1993, participé en la organización de la Escuela Latinoamericana de Física (ELAF) en Mar del Plata, donde Halzen fue uno de los disertantes, destacándose por su claridad y entusiasmo. Posteriormente, junto a colegas locales, propusimos la detección de ciertas partículas predichas teóricamente utilizando las instalaciones de IceCube, lo que resultó en una publicación en Physical Review D."

Romero también mencionó que en sus 30 años de dedicación a la astrofísica de altas energías, ha coincidido con Halzen en muchos comités y reuniones científicas, destacando un trabajo conjunto en 2013 sobre neutrinos y fuentes de ondas gravitacionales publicado en Reviews of Modern Physics.