Resumen:
¡Anunciado el Premio Nobel de Física 2026! Francis Halzen, físico teórico nacido en Bélgica y profesor de la Universidad de Wisconsin-Madison, sostiene solo todo el trofeo del Premio Nobel. El motivo del premio fue el reconocimiento a su "contribución decisiva al Observatorio de Neutrinos IceCube y al descubrimiento de neutrinos de alta energía a partir de fuentes astrofísicas". ¡El premio en metálico de 12 millones de coronas suecas le pertenece a él!
Los físicos chinos Xue Qikun y Ye Jun, que habían ganado dos premios Nobel antes del juego, no lograron ganar esta vez.
Este premio se otorga íntegramente a un físico teórico que alguna vez fue considerado un "loco" por todos.
La última vez que el premio de física se concedió a una sola persona fue en 1992. Hubo un intervalo de 34 años.
Porque hace 38 años propuso una idea loca e increíble:
Ve al Polo Sur, el lugar más frío y desesperado de la Tierra, y perfora un kilómetro cúbico entero de un glaciar de diez mil años de antigüedad, transformándolo en un súper telescopio que captura partículas misteriosas en las profundidades del universo.
Más tarde recordó este incidente pasado y dijo muy francamente: "Supongo que otros debieron haber pensado en la misma idea y luego se dieron por vencidos. Si no supiera nada sobre las propiedades ópticas del hielo natural en ese momento, probablemente yo también me rendiría".
Hoy en día, esta idea no sólo ha cambiado la dimensión de la observación humana del universo, sino que finalmente ha alcanzado la mayor gloria de la física.
Con este "cubo de hielo" enterrado profundamente bajo el hielo, la humanidad ha confirmado por primera vez:
¡Hay neutrinos de alta energía volando desde muy lejos del sistema solar!
Lo que es aún más interesante es que hace dos años, el Premio Nobel de Física fue otorgado a Hopfield y Hinton, quienes sentaron las bases del aprendizaje automático.
Y uno de los descubrimientos más llamativos de este telescopio subterráneo, la imagen de neutrinos de nuestra Vía Láctea, se obtuvo a partir de datos masivos mediante aprendizaje automático.
El "fantasma" del universo: los neutrinos
En primer lugar, debemos conocer al protagonista de hoy: el neutrino.
Ilustración oficial del Premio Nobel: Neutrinos volando en línea recta y penetrando el hielo antártico
No tiene carga eléctrica, tiene masa casi nula y apenas interactúa con ninguna materia. Conocido como el "Fantasma Cósmico". En este momento, alrededor de 65 mil millones de neutrinos provenientes del Sol pasan a través de nuestras uñas.
¿Por qué los científicos tienen que buscarlo? Porque los neutrinos son los "mensajeros" más perfectos del universo.
A diferencia de la luz y los rayos cósmicos, no se ve afectada por los campos magnéticos y viaja en línea absolutamente recta; al mismo tiempo, tiene un poder de penetración extremadamente fuerte y no será bloqueado por nubes de polvo o radiación.
Incluso en el borde de un agujero negro supermasivo en las profundidades del universo, siempre que se produzcan neutrinos de alta energía, pueden volar en línea recta a través de cientos de millones de años luz, "expresando" a la Tierra información original sobre eventos extremos en el universo.
Si los humanos pueden capturar estos neutrinos de alta energía, será equivalente a tener un par de "ojos transparentes" que puedan ver a través del universo, lo que permitirá a los humanos realizar "escáneres CT" del universo.
Los rayos cósmicos son desviados por el campo magnético, los rayos gamma son bloqueados por el polvo y los neutrinos vuelan a la Tierra en línea recta
Una idea extremadamente loca: ¡ir a la Antártida a cortar hielo!
El problema es que es muy difícil de detectar.
La gran mayoría de los neutrinos pasan directamente a través del detector. Si la cantidad de neutrinos es lo suficientemente grande y el objetivo (medio de detección) que preparamos es lo suficientemente grueso y numeroso, siempre habrá algunos neutrinos que "golpearán" el núcleo objetivo.
Para tener suficientes colisiones como ésta, el detector tendría que ser ridículamente grande.
Cuando los neutrinos de alta energía chocan violentamente en un medio, se producen partículas cargadas (como los muones).
La velocidad de estas partículas cargadas que viajan a través del medio excederá la velocidad de propagación de la luz en el medio, produciendo así un fenómeno óptico similar a un "boom sónico": la radiación Cherenkov, que emite una tenue luz azul.
Siempre que coloquemos suficientes sensores ópticos sensibles en un entorno extremadamente oscuro para capturar estas luces azules, podremos deducir la dirección en la que vuelan los neutrinos.
Al principio, los científicos querían utilizar agua de mar como medio. Pero la bioluminiscencia de las profundidades marinas (como las medusas) y los materiales radiactivos naturales pueden producir mucho ruido.
En ese momento apareció Francis Halzen.
Francis Halzen, 82 años este año
En la década de 1980, mientras estudiaba los rayos cósmicos, escuchó la noticia de que los científicos soviéticos estaban planeando usar receptores de radio para capturar señales de neutrinos en la Antártida.
Una maravillosa inspiración repentinamente apareció en la mente de Halzen: ¿Por qué vamos al mar? ¿Por qué no utilizar simplemente hielo antártico?
La capa de hielo de la Antártida tiene ventajas únicas:
Lo suficientemente grande
: Hay infinitas capas de hielo naturales que satisfacen plenamente las necesidades de la construcción de súper detectores.Lo suficientemente oscuro y puro
: Hay una oscuridad absoluta en lo profundo del hielo, sin criaturas luminosas ni interferencias de complejas corrientes oceánicas.Estabilidad absoluta del estado sólido
: Congele los sensores en hielo y permanecerán absolutamente quietos para siempre, lo cual es crucial para calcular con precisión las trayectorias de las partículas.En 1988, Halzen y su colega John G. Learned propusieron formalmente la idea de construir un observatorio de neutrinos bajo el hielo antártico.
Al principio, la idea parecía ciencia ficción. Pero Harzen presionó en todas partes y finalmente reunió un equipo y comenzó los años de "contratista polar" más duros de la historia de la humanidad.
Un kilómetro cúbico de “Ice Cube” y bombilla de marcha atrás
Construir un observatorio en la Antártida no es tan sencillo como montar una tienda de campaña.
En 1993, el equipo de Halzen inició un intento preliminar en la Antártida (proyecto AMANDA).
Al principio se encontraron con enormes contratiempos: el hielo poco profundo estaba lleno de burbujas y la luz no podía transmitir nada. Pero no se dieron por vencidos, y los glaciólogos señalaron que cuanto más profundamente cavaran, la intensa presión exprimiría las burbujas hacia la red cristalina del hielo.
Efectivamente, cuando perforaron por debajo de 1.400 metros, ocurrió un milagro: el hielo aquí era extremadamente puro y transparente. ¡El destello azul producido por la colisión de neutrinos puede atravesar cientos de metros de hielo sin ningún obstáculo!
Con el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias (NSF), la construcción de IceCube se lanzó oficialmente en 2004. Es una maravilla de la ingeniería.
Los ingenieros utilizaron taladros de agua caliente a alta presión para derretir pozos verticales a más de dos kilómetros de profundidad en la extremadamente fría capa de hielo de la Antártida.
Cada vez que se perfora un pozo, deben correr contra el tiempo para introducir un cable extralargo lleno de sensores ópticos avanzados hasta el fondo del pozo antes de que el agua se congele nuevamente.
Tendieron un total de 86 cables de este tipo; De los cables colgaban hasta 5.160 sensores esféricos.
Harzen una vez describió con humor estos sensores como "bombillas que funcionan a la inversa": estos sensores capturan fotones débiles, los convierten en señales eléctricas y los transmiten de regreso a la superficie.
Los cables están dispuestos en una enorme matriz hexagonal, cubriendo el hielo a una profundidad de 1.450 a 2.450 metros. De esta manera, los científicos rodearon un trozo entero de hielo puro con un volumen de un kilómetro cúbico y un peso de mil millones de toneladas dentro de la capa de hielo de la Antártida. Este es el "cubo de hielo".
En 2011, con el último cable instalado, se completó oficialmente el "telescopio" más grande del mundo.
En el laboratorio Ice Cube en el Polo Sur, las señales de debajo del hielo se recogen aquí y luego se transmiten a través de satélites
No mira al cielo estrellado, sino que está enterrado a gran profundidad; no recoge la luz visible, pero escucha los pasos de los fantasmas cósmicos día y noche.
Diagrama del cubo de hielo: los neutrinos chocan contra los núcleos atómicos en el hielo y el destello de luz es registrado por una serie de sensores
De 100 millones de señales falsas cada día, 100 son verdaderas
Construir un telescopio es sólo el comienzo. La verdadera dificultad es identificar los neutrinos cósmicos a partir de los datos.
Los rayos cósmicos penetran la atmósfera sobre la Antártida, y más de 100 millones de partículas penetran en el hielo cada día y son registradas por sensores.
Los neuttrinos también se generan en la atmósfera. IceCube registra alrededor de 100.000 neutrinos cada año y la mayoría de ellos se producen en la atmósfera terrestre.
Según las expectativas teóricas, sólo hay unos 100 que realmente provienen de las profundidades del universo al año.
¡En 2013 se produjo un avance histórico!
En 2013, el equipo buscó un tipo de neutrinos de mayor energía en dos años de datos y encontró dos eventos con energías superiores a 1 PeV, a saber, 1,04 PeV y 1,14 PeV. Este es el primer descubrimiento confirmado de neutrinos astrofísicos de alta energía fuera del sistema solar.
Esta caza interestelar que ha durado décadas finalmente ha llegado a buen término.
Ajustando el método de análisis a lo largo de estos dos eventos, el equipo encontró 28 neutrinos cósmicos de alta energía en el mismo lote de datos. En 2014, la significancia estadística alcanzó 5,7σ y se descartaron explicaciones de fuentes puramente atmosféricas.
El 22 de septiembre de 2017, IceCube capturó un neutrino de aproximadamente 290 TeV. En un minuto, se envió una alerta al mundo.
Los telescopios de todo el mundo se enfocaron inmediatamente en esa coordenada, y el resultado fue espeluznante: había un blazar (TXS 0506+056) que estaba explotando locamente: ¡una galaxia activa con un agujero negro supermasivo en su centro!
Esta es la primera vez que los humanos vinculan neutrinos de alta energía con una fuente cósmica exacta.
En 2022, IceCube encontró 79 neutrinos en la dirección de la galaxia activa NGC 1068. El agujero negro supermasivo allí está envuelto en gas y polvo espeso, y los rayos gamma medidos son muy débiles, pero los neutrinos salen.
En 2023, IceCube vio nuestra propia Vía Láctea en neutrinos por primera vez.
Lo que marcó la diferencia esta vez fue el aprendizaje automático. Los colaboradores de IceCube en la Universidad Técnica de Dortmund en Alemania desarrollaron un método de aprendizaje automático para identificar la "cascada" de eventos producidos por impactos de neutrinos mientras reconstruyen su dirección y energía.
Después de utilizar el nuevo método, se retuvieron más de un orden de magnitud de eventos de neutrinos y la sensibilidad de la búsqueda se incrementó hasta tres veces la original. El equipo utilizó alrededor de 60.000 neutrinos de 10 años de datos para reconstruir cómo se ve la Vía Láctea.
Halzen dijo en ese momento:
Curiosamente, a diferencia de cualquier longitud de onda de luz, en los neutrinos el universo distante es más brillante que las fuentes cercanas en nuestra galaxia.
A principios de este año, IceCube utilizó 12 años de datos para llevar la señal de la Vía Láctea a 5,7σ. La Vía Láctea se ha convertido así en la primera fuente de neutrinos de alta energía que cruza el umbral de descubrimiento de 5σ.
Justo antes del anuncio de este Premio Nobel en 2026, el equipo de IceCube publicó un resultado de gran éxito: ¡finalmente vieron claramente el brillo de neutrinos de alta energía emitido por la propia Vía Láctea! Esto significa que finalmente estamos usando neutrinos como pincel para pintar una nueva mirada a la Vía Láctea.
Abre sin ayuda una nueva era de "multimensajería"
Ahora, este anciano testarudo que ha estado obsesionado con atrapar fantasmas con hielo desde la década de 1980 finalmente ha marcado el comienzo de su momento de coronación.
Mark Pearce, presidente del Comité del Premio Nobel de Física, comentó——
El equipo internacional dirigido por Francis Halzen nos ha proporcionado un instrumento maravilloso. Su tenacidad y visión científica allanaron el camino para un tipo de astronomía completamente nuevo.
Sí, este es el comienzo de la era de la "astronomía de múltiples mensajeros".
Al mirar hoy el cielo estrellado, no sólo podemos "ver" con luz y "oír" con ondas gravitacionales, sino que también podemos utilizar neutrinos de alta energía capturados por IceCube para "ver" directamente a través del núcleo oscuro más violento del universo.
Actualmente se está planificando "Ice Cube-Gen2", cuyo tamaño se ha ampliado ocho veces.
Se está abriendo lentamente una red global de captura de neutrinos en el Mar Mediterráneo, el Océano Pacífico y el proyecto "TRIDENT" de China en el Mar de China Meridional.
En este momento, los 65 mil millones de neutrinos que pasan por tus uñas han viajado a través del vacío sin fin, han pasado por las vicisitudes de la vida y se han precipitado directamente a la tierra.
En el punto más meridional de la Tierra, hay un grupo de terrícolas románticos y locos, en un kilómetro cúbico de hielo oscuro y puro, con los ojos bien abiertos, esperando esta impresionante visión que abarca cientos de millones de años.
Este puede ser el romance más extremo de la exploración humana del universo.
¡Rindamos homenaje al ganador del Premio Nobel de Física 2026, Francis Hartzen!
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