Las “partículas fantasma” que atraviesan nuestros cuerpos y le dieron un Nobel al físico que aprendió a “verlas” bajo el hielo antártico

“He hecho algo terrible”, dijo Wolfgang Pauli, un célebre físico en la década de 1930: “he postulado una partícula que no se puede hallar”. Como muchos grandes científicos, tenía razón y a la vez estaba equivocado. Tras 80 años de esfuerzos de investigación y desarrollos tecnológicos, esa partícula originada fuera del planeta, e “imposible de hallar” incluso para una mente como la de Pauli, fue encontrada en una estación científica del Polo Sur. Aquella partícula, bautizada neutrino, interactúa tan poco con el resto de la materia que atraviesa los cuerpos —de todas las personas y de todas las cosas— sin apenas dejar rastro de su existencia. Por eso, para detectarla hacen falta experimentos de gran infraestructura como IceCube, situada en la base Amundsen-Scott de la Antártida.

Al gran impulsor de IceCube, el investigador belga de la Universidad de Wisconsin–Madison Francis Halzen, le otorgaron esta mañana el Premio Nobel de Física. El físico, nacido en 1944, estaba de viaje por el norte de Italia cuando lo sorprendió el llamado del comité sueco. “Me siento raro, pero es un gran placer y espero que este premio también vaya a la gente que hizo contribuciones al proyecto durante tanto tiempo”, fueron sus primeras palabras. “Halzen ha liderado un equipo internacional de investigadores e ingenieros que nos ha proporcionado un instrumento fantástico. Su tenacidad y visión científica han allanado el camino para un nuevo tipo de astronomía”, dijo Mark Pearce, presidente del Comité Nobel de Física, durante la conferencia de prensa en Estocolmo posterior al anuncio del premio, que consta de 12 millones de coronas suecas, algo más de un millón de dólares, y que fue para un único investigador —y no para los tríos que suelen recibirlo, como ocurrió con el de Medicina entregado ayer—. Ese nuevo tipo de astronomía mencionado por Pearce se llama astrofísica de neutrinos o astronomía multimensajera, porque permite sacar conclusiones acerca del cosmos a partir de esa increíble partícula.

La construcción de IceCube en la Antártida demandó unos cinco veranos, entre 2005 y 2010, cuando finalmente quedó concluida, a un costo cercano a los US$300 millones; en 2013 ya había detectado el primer flujo de neutrinos. Hace falta mucho hielo para detectar neutrinos, una de las partículas más elusivas del llamado modelo estándar de la naturaleza. Por eso, la visión de Halzen de que podían hallarse allí y su capacidad para conseguir los fondos necesarios fueron distinguidas por la Academia Sueca. “Los neutrinos son un fantasmal mensajero de las estrellas”, dijo Pearce con algo de poesía. Y es que los físicos no solo detectan su presencia, sino que también pueden identificar el origen de esas partículas —agujeros negros, por ejemplo— una vez registradas en los enormes volúmenes de hielo polar.

Geraldina Golup nació en Rosario, pero vive en Bariloche desde hace más de 20 años, donde trabaja como docente del Instituto Balseiro e investigadora de CNEA-Conicet. Tras recibirse de física, realizó un posdoctorado en la Colaboración IceCube, en Bruselas, donde conoció y publicó trabajos junto a Halzen en el Instituto de Altas Energías de la Vrije Universiteit Brussel.

“Es una sorpresa muy linda el premio”, dijo Golup a LA NACION. “Halzen ya desde la década de 1980 se dio cuenta de que se podía usar el hielo del Polo Sur para colocar un detector gigante de neutrinos. Si bien él es un físico teórico, impulsó con fuerza el proyecto. Primero se construyó un detector chico, llamado Amanda, y después, con el concepto probado, consiguieron los fondos para IceCube, que tiene un kilómetro cúbico”, contó.

Golup explicó que para el observatorio se generaron canales verticales con agua caliente donde se colocaron fototubos, aprovechando el hielo súper puro de la zona para la detección. Esta tiene detalles técnicos de física de altas energías: los investigadores observan cómo los neutrinos interactúan con núcleos atómicos generando otras partículas que viajan más rápido que la velocidad de la luz en ese medio y producen una señal conocida como luz de Cherenkov, que luego es detectada por los fototubos. “Son trazas en el hielo de cientos de metros”, precisó Golup.

Los neutrinos parecen necesitar escenarios extremos. Otro experimento busca detectarlos en el fondo del Mediterráneo, frente a las costas de Italia, mediante el telescopio KM3Net, que realizó una importante detección en 2023 y mereció la tapa de la revista Nature.

Ingomar Allekotte, otro investigador del Balseiro y de la CNEA, contó que conoce bien a Halzen porque el ahora Nobel formó parte del comité que evaluó una instancia del Observatorio Pierre Auger, situado en Malargüe (Mendoza), también dedicado a la búsqueda de partículas de alta y ultraalta energía, donde estuvo por última vez en 2023.

“Halzen, con su impulso, es uno de los pioneros de esta física que busca información del universo mirando el cosmos con neutrinos y otros rayos cósmicos”, dijo a LA NACION. “El IceCube, algo bestial de un kilómetro cúbico en el Polo Sur, encontró neutrinos de alta energía que son de origen astrofísico, provienen de fuera de la Vía Láctea e identificó fuentes de esos neutrinos, no estrellas, sino núcleos galácticos activos (AGN)”, precisó Allekotte.

Y agregó que la inversión, en gran parte condicionada por las dificultades logísticas propias del Polo Sur, representa una apuesta enorme por la ciencia básica, “que genera un derrame tecnológico, donde se forma gente y se aprenden muchas cosas en el camino”.

Como dato curioso, contó que para generar los pozos de dos kilómetros de profundidad en el hielo se utilizó agua caliente que derrite el hielo y deja una ventana de unas 24 horas para colocar los detectores antes de que el frío vuelva a cerrar el pozo.

“Se generan como tiras de un kilómetro de largo, donde cada tira tiene 60 fototubos; y son 86 tiras en total”, concluyó.

“Es muy merecido el Nobel de este año”, dijo, por su parte, Esteban Roulet, investigador principal del Conicet, experto en rayos cósmicos y neutrinos, que también conoce personalmente al nuevo Nobel. “Halzen tuvo la idea y logró desarrollar este detector de neutrinos en el Polo Sur, con una profundidad de más de dos kilómetros, lo que permite tener un detector sin ruido”, señaló.

Y agregó que “Halzen abrió el campo de la astronomía de neutrinos al identificar el lugar de origen de estas partículas, ya que no se atenúan durante su viaje y permiten observar zonas profundas del universo. Así descubrieron las primeras fuentes de estos neutrinos, que son galaxias lejanas que tienen agujeros negros supermasivos en sus centros. La materia que cae hacia esos agujeros negros produce radiación que luego deriva en la producción de neutrinos”.

Juan José Hernández Rey, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Física Corpuscular de Valencia e investigador del KM3NeT, afirmó que “es un premio merecidísimo. Halzen 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, incluso cuando no estaba claro que un volumen de un kilómetro cúbico fuese suficiente para detectar los débiles flujos de neutrinos a esas energías”.

Y agregó, en declaraciones al SMC de España, que “la ventana al universo de los neutrinos astrofísicos de muy alta energía se fue abriendo de manera gradual: primero, con la detección de neutrinos procedentes de todas las direcciones, sin que fuese posible identificar sus fuentes; después, con la identificación de una señal transitoria procedente de una galaxia activa; más tarde, con la identificación de una señal continua procedente de una galaxia cercana; y, finalmente, con la identificación de neutrinos procedentes de nuestra propia galaxia”.

Por Martín De Ambrosio

• Premio Nobel

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