Nobel per la fisica a Francis Halzen per la scoperta di neutrini con il progetto IceCube in Antartide

Il premio Nobel per la fisica 2026 è stato assegnato a Francis Halzen, 82 anni, belga di nascita e professore all'Università del Wisconsin-Madison, «per i contributi decisivi all'osservatorio di neutrini IceCube e alla scoperta dei neutrini ad alta energia di origine astrofisica».

L'annuncio è arrivato oggi a Stoccolma dall'Accademia Reale svedese delle Scienze. È il primo premio per la fisica non condiviso con altri vincitori dal 1992 (l’ultimo era stato dato a Georges Charpak per l’invenzione e sviluppo di rivelatori di particelle). Il suo merito è aver intuito che il ghiaccio limpido del Polo Sud potesse diventare un rivelatore di neutrini e di aver guidato per decenni il progetto dell’esperimento scientifico IceCube Neutrino Observatory in Antartide.

IceCube è un telescopio per neutrini che sfrutta la Terra come schermo contro il rumore di fondo causato da altre particelle. Sorge alla stazione Amundsen-Scott, in Antartide, e occupa un chilometro cubo di ghiaccio antartico. Per costruirlo sono stati scavati con una trivella ad acqua calda 86 pozzi profondi fino a circa 2,5 chilometri e in ognuno è stato calato un cavo con i sensori. In tutto sono 5.160 i moduli ottici digitali, ciascuno costituito con un fototubo ultrasensibile, tra 1.450 e 2.450 metri di profondità. I fototubi sono dei rivelatori di fotoni, usati per ricostruire la traiettoria dei neutrini incidenti.

Il primo risultato storico di IceCube è stato quello del 2013, dopo due anni di raccolta dati: il rivelatore ha fornito la prova dell’esistenza dei neutrini ad altissima energia provenienti dall'esterno del sistema solare. Poi, nel 2017, quando avvenne la rivelazione di un neutrino di altissima energia collegato a una sorgente astrofisica precisa, inaugurando l'era dell'astronomia multimessenger, ovvero un tipo di ricerca astronomica che prevede l'osservazione simultanea di un fenomeno astrofisico usando diversi tipi di rivelatore.

Il software di rilevazione di IceCube aveva calcolato quasi in tempo reale la direzione di provenienza del neutrino e aveva inviato un'allerta automatica ai telescopi di tutto il mondo in meno di un minuto, i quali osservarono la sorgente in altre lunghezze d’onda confermando l’origine in un tempo brevissimo. Si trattava di un blazar, un tipo particolare di AGN o nucleo galattico attivo (dall'inglese Active Galactic Nucleus), ovvero una galassia che ospita al suo centro un buco nero supermassiccio che sta consumando attivamente la materia circostante, producendo uno dei fenomeni più energetici e luminosi visibili dell'universo.

I neutrini sono particelle quasi prive di massa che attraversano la materia senza quasi interagire. Pochissimi riescono a urtare un nucleo atomico del ghiaccio polare. Dalla reazione viene prodotta una particella carica che emette un particolare tipo di luce chiamata radiazione Cherenkov. Questa radiazione è costituita da un'emissione di luce azzurro-blu che si produce quando una particella carica come un elettrone attraversa un mezzo trasparente (per esempio l'acqua) a una velocità superiore a quella della luce in quel medesimo mezzo (una particella carica può viaggiare a una velocità superiore a quella della luce in quel mezzo, pur rimanendo sempre inferiore alla velocità della luce nel vuoto). Dai tempi di arrivo e dall'intensità dei fotoni Cherenkov si ricostruiscono direzione ed energia del neutrino.

Halzen nel 1988 propose un esperimento per poter catturare i neutrini energetici nel ghiaccio del Polo Sud. Per sperare di intercettare neutrini ad altissima energia provenienti dal cosmo profondo, i calcoli teorici mostravano che i normali rivelatori artificiali erano troppo piccoli. Serviva quindi un volume di bersaglio molto più grande, dell'ordine di un chilometro cubo, e la calotta glaciale antartica offriva una quantità enorme di materiale naturale già pronto per catturare neutrini. A profondità superiori a 1,5 km, infatti, l'enorme pressione accumulata nei millenni elimina ogni bolla d'aria dal ghiaccio, rendendo il ghiaccio antartico incredibilmente cristallino e trasparente alla luce blu (ideale per captare la radiazione Cherenkov).

Oggi il progetto IceCube è diventato una collaborazione internazionale che conta oltre 450 ricercatori di 14 paesi e di cui Francis Halzen è il principal investigator, ovvero il ricercatore responsabile della pianificazione, della direzione e dell'esecuzione di un progetto di ricerca.

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