El Premio Nobel de Física 2026 ha ido a parar a un científico que decidió usar el hielo del polo sur como detector de las partículas fantasmas del Universo. Estas partículas, llamadas neutrinos, no tienen carga y solo interaccionan mediante la fuerza débil, por lo que pueden viajar por el cosmos sin interaccionar prácticamente nunca con la materia. Esto, justamente, las convierte en fieles testigos de lo que sucede en el Universo. Solo hay que deshacer el camino que han seguido hasta nosotros, como si hubiesen ido dejando miguitas de pan. El problema es que, precisamente por esa dificultad suya para interaccionar con la materia, son muy difíciles de medir. O al menos lo eran hasta que Francis Halzen decidió indagar en el hielo.
Un viaje muy lejano. Las explosiones y el resto de procesos violentos que ocurrieron en el Universo lejano liberaron protones de alta energía, capaces de llegar hasta nosotros. El problema es que, como buenas partículas con carga, esos protones se han ido desviando al encontrarse con campos magnéticos. Por eso, si siguiésemos su trayectoria, no llegaríamos realmente a su verdadero origen. No podríamos saber qué los originó. En esas explosiones del Universo lejano también se generan rayos gamma. No obstante, estos interaccionan tanto con la luz y la materia que se van debilitando por el camino y no pueden medirse. En cambio, los neutrinos de alta energía, que se generan junto a los protones, nos cuentan una historia distinta.
Los campos magnéticos no les afectan, al no tener carga, y su capacidad de interacción con la materia es tan sumamente reducida que difícilmente se encuentran con otra partícula con la que puedan interaccionar. Si se recorre en sentido inverso el camino que siguieron hacia la Tierra, sí que se puede llegar a su origen. El problema es detectar cuándo han llegado a la Tierra para poder desandar sus pasos.
En Xataka La física de partículas tiene una nueva e importantísima medida: la masa de la "partícula fantasma" La clave está en el agua. En los 80, Francis Halzen leyó varios estudios publicados en los 60, en los que se sugería que el agua puede ser un gran detector de neutrinos. Si se usa un volumen suficiente de esta, puede llegar un momento en el que interaccionen con alguna partícula. Cuando esto ocurre, liberan unas partículas cargadas prácticamente en la misma dirección que estaba recorriendo el neutrino. Esas partículas, a su vez, emiten una luz azul que, al ser transparente el agua, puede detectarse fácilmente.
Algunos inconvenientes. Como hemos visto, para que esto pueda medirse se necesitan volúmenes muy grandes de agua. Básicamente, deberían introducirse detectores en el océano. Pero esto no es fácil. Para empezar, puede haber sustancias radiactivas cuya descomposición puede liberar luz que confunda los resultados. Además, los animales marinos pueden dificultar el uso de instrumentos y la superficie líquida dificulta el trabajo de los científicos.
Francis Halzen pensó que el hielo, que al fin y al cabo es agua congelada, podría ser una buena opción. Sabía que científicos soviéticos ya habían propuesto medir neutrinos en el hielo mediante la detección de ondas de radio. No obstante, este chispazo de luz podría ser una alternativa mejor. Por eso, se puso en contacto con otro científico que había estado explorando opciones en el agua, cerca de Hawái. Con su ayuda diseñó un prototipo que en un principio iba a caer el olvido, pero que no tardó en atraer la atención de otros investigadores.
De AMANDA a IceCube. Con ayuda de más físicos, y también de algunos glaciólogos, Halzen diseñó un protocolo para introducir sensores y cables bien profundos en el hielo. La profundidad era esencial, ya que se evita la formación de burbujas que puedan desviar la luz. Se decidió instalar todo en la Antártida, ya que allí ya hay una estación de investigación en la que siempre hay científicos trabajando.
La primera estación de medición de neutrinos que construyeron se llamaba AMANDA. Funcionaba bien, pero se necesitaba aún más hielo para conseguir detectar estas partículas fantasma de alta energía. Por eso, en 2010 se finalizó la construcción de una segunda estación llamada IceCube, extendida por un kilómetro cúbico de hielo, con 5.160 sensores y 86 cables. Para 2013 ya se habían encontrado las primeras evidencias de detección de neutrinos de alta energía de origen extraterrestre.
Real Academia Sueca de Ciencias Mucho por descubrir. En IceCube no se detectan solo los neutrinos de alta energía procedentes del Universo lejano. También pueden captarse neutrinos más débiles procedentes de otras radiaciones cósmicas. Sin embargo, los científicos que trabajan con estos datos cuentan con instrumentos que permiten distinguir unos de otros.
Con todos los neutrinos que se están detectando, se espera entender mejor los procesos más enigmáticos y energéticos del Universo. Por ejemplo, según un artículo publicado en 2013 en la revista Investigación y Ciencia por un científico español que trabaja en IceCube, Carlos Pérez de los Heros, gracias a los neutrinos que se están detectando en el hielo se espera poder hacer descubrimientos útiles sobre la materia oscura.
Las partículas del Premio Nobel de Física. Los neutrinos son partículas tan interesantes que su estudio ha sido protagonista ya de muchos premios Nobel. Para empezar, en 2002 se le otorgó a Raymond Davis Jr. y Masatoshi Koshiba, por descubrir su relación con la astrofísica. El problema es que los detectores que se construyeron para captarlos solo localizaban un tercio de los neutrinos que se predecía que podrían llegar. Otros dos científicos, Takaaki Kajita y Arthur B. McDonald, descubrieron que se debía a que estas partículas pueden cambiar de tipo por el camino y diseñaron un nuevo método más eficaz para detectarlos. Esto les valió el mismo galardón 13 años después.
Ahora, ha llegado el turno del científico que decidió usar el hielo del recóndito Polo Sur para estudiar los neutrinos que se generaron en lo más recóndito del Universo. Desde luego, es un tema que da mucho de sí.
Imagen |Derek Oyen (Unsplash)
- La noticia En 2010 convirtió la Antártida en un detector de partículas fantasma, hoy es el Premio Nobel de Física justo por eso fue publicada originalmente en Xataka por Azucena Martín .
