Las partículas elusivas que atraviesan nuestros cuerpos y el Nobel al físico que logró detectarlas en la Antártida

Wolfgang Pauli, un destacado físico de la década de 1930, expresó: “He hecho algo terrible: he postulado una partícula que no se puede hallar”. Muchos científicos de renombre enfrentan dilemas similares, y Pauli no fue la excepción. Después de ochenta años de investigaciones y avances tecnológicos, la partícula mencionada, originada fuera de nuestro planeta y catalogada como “imposible de hallar”, fue finalmente detectada en una estación científica del Polo Sur. Conocida como neutrino, esta partícula interactúa de forma tan escasa con la materia que atraviesa los cuerpos humanos y objetos sin dejar prácticamente rastro. Por este motivo, se necesitan experimentos de gran envergadura, como IceCube, que se encuentra en la base Amundsen-Scott de la Antártida, para su detección. Esta mañana, el investigador belga Francis Halzen, principal referente de IceCube y vinculado a la Universidad de Wisconsin–Madison, fue honrado con el Premio Nobel de Física. Halzen, nacido en 1944, se encontraba en un viaje por el norte de Italia cuando recibió la llamada del comité sueco. “Me siento raro, pero es un gran placer y espero que este premio también llegue a las personas que han contribuido al proyecto durante tanto tiempo”, fue lo que expresó al respecto. Mark Pearce, presidente del Comité Nobel de Física, subrayó en la conferencia de prensa en Estocolmo tras el anuncio del premio, que conlleva 12 millones de coronas suecas (más de un millón de dólares), que “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”. Este nuevo enfoque astrofísico incluye la astrofísica de neutrinos o astronomía multimensajera, que permite obtener conclusiones sobre el cosmos a partir de esta asombrosa partícula. La construcción de IceCube se llevó a cabo en la Antártida a lo largo de cinco veranos, entre 2005 y 2010, con una inversión cercana a los 300 millones de dólares; la instalación detectó su primer flujo de neutrinos en 2013. La necesidad de un amplio volumen de hielo es fundamental debido a que los neutrinos son una de las partículas más esquivas del modelo estándar de la física. La percepción de Halzen sobre la posibilidad de localizarlos en el hielo y su capacidad para asegurar los fondos necesarios fueron reconocidas por la Academia Sueca. “Los neutrinos son un mensajero fantasmal de las estrellas”, dijo Pearce con una expresión poética. Los físicos no solo logran detectar su presencia, sino que también pueden identificar el origen de estas partículas, como los agujeros negros, una vez que son registradas en el vasto hielo polar. Geraldina Golup, originaria de Rosario y residente en Bariloche desde hace más de dos décadas, trabaja como docente en el Instituto Balseiro e investigadora en CNEA-Conicet. Tras finalizar sus estudios en física, realizó un posdoctorado en la Colaboración IceCube, donde tuvo la oportunidad de colaborar con Halzen. “Es una agradable sorpresa el premio”, comentó Golup. “Halzen, desde la década de 1980, comprendió que el hielo del Polo Sur era adecuado para establecer un detector gigante de neutrinos. Aunque es un físico teórico, promovió con vigor el proyecto. Primero se desarrolló un detector más pequeño, llamado Amanda, y luego, con este concepto confirmado, lograron fondos para IceCube, que abarca un kilómetro cúbico”, explicó. Golup indicó que para el observatorio se crearon canales verticales mediante agua caliente, donde se instalaron fototubos, aprovechando la pureza del hielo de la región para la detección. Este proceso incluye aspectos técnicos de la física de altas energías: los investigadores analizan cómo los neutrinos interactúan con núcleos atómicos, generando otras partículas que superan la velocidad de la luz en ese medio y producen una señal conocida como luz de Cherenkov, que luego es captada por los fototubos. Golup precisó que los neutrinos crean trazas en el hielo que pueden extenderse por cientos de metros. Estas partículas parecen requerir condiciones extremas para su detección. Un experimento adicional busca localizarlas en el fondo del Mediterráneo, frente a las costas italianas, utilizando el telescopio KM3Net, que realizó una significativa detección en 2023, lo que le valió un lugar destacado en la revista Nature. Ingomar Allekotte, otro investigador del Balseiro y de CNEA, mencionó su relación con Halzen, quien participó en el comité que evaluó una fase del Observatorio Pierre Auger en Malargüe (Mendoza), también dedicado a la búsqueda de partículas de alta y ultraalta energía, y que visitó por última vez en 2023. “Halzen, con su impulso, es pionero en esta rama de la física que busca información del universo a través de neutrinos y otros rayos cósmicos”, expresó. Allekotte subrayó que “IceCube, con su instalación de un kilómetro cúbico en el Polo Sur, ha encontrado neutrinos de alta energía de origen astrofísico, provenientes de fuera de la Vía Láctea, y ha identificado las fuentes de estos neutrinos, que no son estrellas, sino núcleos galácticos activos (AGN)”. Añadió que la inversión, en gran parte condicionada por las dificultades logísticas del Polo Sur, representa una enorme apuesta por la ciencia básica, “que genera un derrame tecnológico, formando personal y permitiendo aprender muchos aspectos en el camino”. Como curiosidad, comentó que para excavar los pozos de dos kilómetros de profundidad en el hielo se utilizó agua caliente que derrite el hielo, generando una ventana de aproximadamente 24 horas para colocar los detectores antes de que el frío freshiera el pozo nuevamente. “Se crean tiras de un kilómetro de largo, cada una con 60 fototubos, y hay un total de 86 tiras”, concluyó. Esteban Roulet, investigador principal de Conicet, experto en rayos cósmicos y neutrinos, consideró que el Nobel otorgado este año es muy merecido. “Halzen concibió y desarrolló este detector de neutrinos en el Polo Sur, a más de dos kilómetros de profundidad, lo que permite contar con un detector sin ruido”, señaló. Agregó que “Halzen abrió el campo de la astronomía de neutrinos al identificar el origen de estas partículas, ya que no se ven afectadas durante su trayecto y nos permiten observar áreas profundas del universo. Esto llevó al descubrimiento de las primeras fuentes de neutrinos, que son galaxias distantes con agujeros negros supermasivos en sus centros. La materia que se desplaza hacia esos agujeros genera radiación que finalmente se traduce en la producción de neutrinos”. Juan José Hernández Rey, profesor de investigación del CSIC en el Instituto de Física Corpuscular de Valencia e investigador en KM3NeT, también destacó que “es un premio completamente merecido. Halzen no solo propuso la idea de utilizar el hielo antártico como medio natural para la detección de neutrinos, sino que persiguió esta idea con una determinación extraordinaria, incluso cuando no estaba claro que un volumen de un kilómetro cúbico fuese suficiente para captar los débiles flujos de neutrinos a esas energías”. Añadió que “la ventana hacia el universo de los neutrinos astrofísicos de muy alta energía ha ido abriéndose de manera gradual: primero con la detección de neutrinos de todas las direcciones, sin identificar sus fuentes; después, con la identificación de una señal transitoria de una galaxia activa; posteriormente, con una señal continua procedente de una galaxia cercana; y finalmente, con la identificación de neutrinos provenientes de nuestra propia galaxia”.