Premio Nobel per la fisica assegnato per la scoperta dei neutrini cosmici

Il fisico belga Francis Halzen ha vinto il Premio Nobel per la Fisica 2026 per il suo lavoro sulla rilevazione di particelle elusive ad alta energia chiamate neutrini, provenienti dalle profondità dello spazio.

Il suo contributo pionieristico è la fondazione di un gigantesco rivelatore, l’ Osservatorio di Neutrini IceCube, al Polo Sud. I suoi risultati hanno contribuito a fondare i campi dell’astronomia dei neutrini e dell’astronomia multimessaggera, che aiutano i fisici a svelare i misteri dell’Universo attraverso l’osservazione di eventi altamente energetici provenienti dalle profondità del cosmo.

Halzen, che lavora presso l’Università del Wisconsin-Madison, si è aggiudicato l’intero premio di 12 milioni di corone svedesi (1,2 milioni di dollari), annunciato dalla Reale Accademia Svedese delle Scienze a Stoccolma il 6 ottobre. È la prima volta dal 1992 che il premio per la fisica viene assegnato a un solo vincitore.

“È stata una grande sorpresa e ovviamente non me l’aspettavo”, ha detto Halzen durante la conferenza stampa del Premio Nobel dopo l’annuncio del riconoscimento. “Questo premio è un riconoscimento al grande coraggio delle persone che si sono unite a me in questo progetto, quando nessun fisico conservatore di un certo livello si sarebbe unito a me, ma molte persone di talento lo hanno fatto ed è per questo che sono qui”.

I neutrini sono la seconda particella più comune nell’Universo, dopo i fotoni. Più di un miliardo di neutrini attraversano una mano ogni secondo, ma i neutrini ad alta energia sono estremamente rari e difficili da rilevare. IceCube è stato progettato per studiare queste particelle quando vengono emesse da alcuni degli ambienti più energetici dell’Universo, come le supernove e i lampi gamma. Poiché i neutrini attraversano la materia senza deviare, forniscono una linea retta che li riporta a questi eventi, offrendo ai ricercatori un modo unico per studiare i fenomeni astrofisici.

“Halzen è “una figura paterna per l’astronomia dei neutrini”, afferma Paschal Coyle, fisico dei neutrini presso l’Università di Aix-Marseille in Francia e portavoce di KM3NeT, un osservatorio di dimensioni simili in costruzione nel Mar Mediterraneo.

Osservando il cosmo

Nonostante siano ovunque intorno a noi, i neutrini sono incredibilmente difficili da rilevare perché non risentono dei campi magnetici e interagiscono raramente. Negli anni ’80, Halzen ebbe l’idea di utilizzare fili di rivelatori, calati a oltre 1,5 chilometri di profondità in fori praticati nel ghiaccio trasparente dell’Antartide – un ambiente privo di molte forme di interferenza – per rilevare i rari e deboli lampi di luce emessi quando un neutrino ad alta velocità colpisce un atomo.

Halzen ipotizzò che, purché il volume fosse sufficientemente grande, l’apparato avrebbe potuto catturare i neutrini e la loro traiettoria avrebbe rivelato la direzione da cui provenivano, consentendo ai ricercatori di risalire alla loro origine nel cosmo (vedi “Osservatorio di neutrini”).

L’osservatorio di neutrini IceCube, un insieme di 5.160 sensori, è stato completato nel 2011 al costo di 271 milioni di dollari, finanziato dalla National Science Foundation statunitense. Attualmente coinvolge la collaborazione di oltre 450 ricercatori. “Dopo un decennio e mezzo di sviluppo e un altro decennio di costruzione, non c’era alcuna garanzia che avremmo mai visto qualcosa”, ha dichiarato Halzen, responsabile scientifico di IceCube, all’agenzia di stampa APS nel 2025. “Molti pensavano che non ci saremmo riusciti, ma invece sì”.

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Nel giro di due anni, il rivelatore aveva osservato neutrini provenienti da oltre la galassia e con energie estreme. Nel 2013, IceCube pubblicò un risultato che dimostrava l’esistenza di una popolazione di neutrini con energie così elevate da non poter essere prodotte in nessun luogo del Sistema Solare, dando così inizio al nuovo campo dell’astronomia dei neutrini.

“Il rischio più grande che abbiamo corso è stato quello di non sapere se il rivelatore del chilometro cubo fosse effettivamente abbastanza grande da rilevare i neutrini provenienti dall’Universo al di fuori della nostra atmosfera, e questo è stato il nostro rischio maggiore. Ma ci sono voluti solo due anni per scoprirlo”, ha dichiarato Halzen alla conferenza stampa del Premio Nobel.

“Abbiamo trovato prove dell’esistenza di neutrini provenienti da buchi neri supermassicci in altre galassie, e la loro luce è così intensa che quando si osserva un cielo di neutrini non si vede la Via Lattea”.

Nel 2014, IceCube ha scoperto tre neutrini con energie che superavano di gran lunga tutte le altre. Soprannominati Bert, Ernie e Big Bird, avevano energie dell’ordine dei petaelettronvolt, migliaia di volte superiori a quelle prodotte nei più avanzati acceleratori di particelle terrestri. E tre anni dopo, la collaborazione ha fatto la tanto attesa scoperta di un neutrino ad alta energia che per la prima volta è stato possibile ricondurre a una sorgente specifica: una galassia distante, chiamata TXS 0506+056, spesso indicata come “l’evento del Texas”.

‘Forza indiscussa’

Halzen è nato a Tienen, in Belgio, nel 1944 e ha studiato all’Università di Lovanio, a Ottignies-Louvain-la-Neuve. Si è specializzato in fisica delle particelle, lavorando al CERN, il laboratorio europeo di fisica delle particelle vicino a Ginevra, in Svizzera, prima di trasferirsi nel Wisconsin nel 1971.

Fonte: Nature