Nobel de física para Francis Halzen, el cazador de las “partículas fantasma” del Universo

BarcelonaLa Real Academia Sueca de las Ciencias ha anunciado este martes que el ganador del Nobel de física de este año es el investigador de la Universidad de Wisconsin-Madison Francis Halzen. Nacido en 1944 en Bélgica, Halzen ha sido galardonado por haber fijado las bases de un tipo de astronomía radicalmente nuevo: la astronomía de los neutrinos. Sus contribuciones han sido decisivas para crear el Observatorio de Neutrinos IceCube en la Antártida y para descubrir los neutrinos de alta energía de origen astrofísico, lo cual permite que investigadores de todo el mundo puedan aprender más sobre el cosmos y sus características, algunas todavía desconocidas.

Durante cuatro décadas, el galardonado ha dedicado su carrera a perseguir precisamente los neutrinos, unas partículas casi indetectables, pero que atraviesan la Tierra entera y también nuestro cuerpo sin que nos demos cuenta. No tienen carga eléctrica y casi no tienen masa, y pocas veces se hacen notar chocando con un núcleo atómico. Aun así, cada segundo 65.000 millones de neutrinos del Sol fluyen por la uña de nuestro dedo meñique. Pero los neutrinos también provienen de otras regiones del espacio y estudiarlos aporta pistas sobre algunos de los misterios del cosmos.

En los años ochenta, Halzen se dio cuenta de que el hielo antártico podía convertirse en un inmenso detector de neutrinos. "Su visión y liderazgo científico han sido fundamentales para el Observatorio de Neutrinos IceCube, un kilómetro cúbico de hielo equipado con sensores de luz. Con él, los investigadores pueden detectar neutrinos procedentes de procesos extremadamente energéticos del Universo lejano", destaca la Real Academia Sueca de las Ciencias en una nota de prensa.

Hace solo unos días, en un festival científico, algunos colegas decían que Halzen podía ser premiado con el Nobel. Este martes, el investigador belga ha atribuido su éxito a una mezcla del talento de los investigadores que participaron en el proyecto y a un poco de "suerte". "Esta era una especie de aventura en la que el éxito no estaba garantizado y tuvimos suerte de superar los diversos retos", ha dicho en una rueda de prensa digital. Antes de iniciar el proyecto "todo el mundo pensaba que quizás era una buena idea, pero muy pocos creían que funcionaría, incluido yo mismo", ha admitido.

Las interacciones de neutrinos que registra continuamente la estrategia de Halzen –también las que se originan en el cosmos distante– proporcionan "nuevos conocimientos sobre los entornos violentos en los que se pueden generar neutrinos de alta energía, e incluso podrían revelar fenómenos cósmicos hasta ahora desconocidos", afirman desde el comité del galardón. El universo contiene aceleradores naturales que expulsan partículas con energías hasta un millón de veces superiores a las que se pueden alcanzar en los laboratorios terrestres. Pero todavía hay muchos interrogantes sobre estas fuentes: qué son, dónde se encuentran y cuáles son los principales procesos que tienen lugar en ellas.

IceCube: más allá del Sistema Solar

Los neutrinos de energías extremadamente elevadas se crean en los mismos entornos que otros tipos de partículas. Pero, a diferencia de estas, los neutrinos llegan hasta nosotros sin cambiar de dirección ni perder energía. Esto significa que pueden proporcionar información que no se puede obtener de ninguna otra manera. El año 1988, Francis Halzen concibió e impulsó una manera de convertir el hielo de la Antártida en un detector gigante de neutrinos.

Cuando un neutrino colisiona con el núcleo de un átomo, produce un destello de luz que puede ser detectado por los sensores instalados en el hielo glacial transparente. El hielo del polo Sur ofrece muchas ventajas, ya que está libre de diversos tipos de interferencias y la zona es geológicamente estable, sin terremotos. Halzen y su idea pronto obtuvieron el apoyo de otros investigadores, y pocos años después se hicieron las primeras pruebas con sensores instalados en el hielo.

Los neutrinos cósmicos de energías extremadamente elevadas son muy poco frecuentes, de modo que hace falta un volumen inmenso de hielo para observar un número suficiente de colisiones. IceCube ocupa un kilómetro cúbico entero y se terminó de construir en 2011. Los investigadores pronto descubrieron en él los primeros neutrinos de alta energía y, pocos años más tarde, pudieron publicar el descubrimiento de neutrinos que necesariamente debían proceder de mucho más allá de nuestro Sistema Solar.

"Francis Halzen ha liderado un equipo internacional de investigadores e ingenieros que nos ha proporcionado un instrumento fantástico. Su tenacidad y visión científica han abierto el camino hacia un nuevo tipo de astronomía", afirma el presidente del Comité Nobel de Física, Mark Pearce. Halzen es también director del Instituto de Investigación de Física de Partículas Elementales, y ha sido científico asociado del Centro Europeo para la Investigación Nuclear (CERN) en Ginebra. A lo largo de su trayectoria ha escrito innumerables publicaciones sobre el IceCube en las prestigiosas revistas Science, Nature e The Astrophysical Journal.

"Es un premio merecidísimo"

Investigadores de todas partes han celebrado el reconocimiento a Halzen, al que califican de "colofón" a una trayectoria "brillante", avalada ya por numerosos galardones. El profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Física Corpuscular (IFIC) de Valencia y coinvestigador principal del equipo de investigación de KM3NeT en el IFIC, Juan José Hernández Rey, lo considera "un premio merecidísimo". "El profesor Halzen, con quien hemos estado hace apenas dos semanas, no solo propuso la idea de utilizar el hielo antártico como medio natural para detectar neutrinos, sino que persiguió esta idea con una extraordinaria determinación", afirma en declaraciones a SMC España.

También lo destacan la catedrática de la Universitat de València y exdirectora del Instituto de Física Corpuscular (IFIC), Nuria Rius, que califica a Halzen de ser un investigador "excelente y tenaz", y la investigadora del departamento de Física Teórica y del Cosmos de la Universidad de Granada, Patricia Sánchez-Lucas: "Hoy es un día de celebración para toda la comunidad de física de neutrinos, ya que este premio es también un reconocimiento a la importancia de continuar estudiando estas partículas. Todo lo que aún nos queda por descubrir de ellas nos permitirá continuar avanzando en nuestro afán por desentrañar los grandes misterios del universo".