El físico impulsó la construcción de IceCube, un observatorio en la Antártida que abrió una nueva ventana para estudiar los fenómenos más energéticos del cosmos mediante neutrinos, partículas capaces de atravesar la Tierra casi sin dejar rastro.
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Cada segundo, miles de millones de partículas atraviesan nuestro cuerpo sin que lo advirtamos. Cruzan la piel, los órganos y los huesos; también atraviesan montañas y hasta el planeta entero. No dejan huellas perceptibles, no producen dolor y, en la inmensa mayoría de los casos, pasan inadvertidas incluso para los instrumentos científicos. Son los neutrinos, partículas subatómicas cuya naturaleza esquiva constituye, paradójicamente, una de sus mayores virtudes para investigar el universo.
El Premio Nobel de Física 2026 reconoció al físico Francis Halzen por sus contribuciones decisivas al Observatorio de Neutrinos IceCube y al descubrimiento de neutrinos de alta energía de origen astrofísico.
Su importancia trasciende la detección de una partícula difícil de observar y celebra la construcción de un instrumento que permite estudiar el cosmos mediante mensajeros distintos de la luz y buscar pistas sobre algunos de los acontecimientos más violentos del universo.
Para comprender mejor el tamaño y alcance del trabajo de Halzen –el primer científico que gana en solitario el Premio Nobel de Física en 30 años–, los físicos Carlos Vaquera y John Alexander Franco explican en entrevista qué son los neutrinos, qué es el IceCube y cuál es el trabajo del belga para hacer de los neutrinos una fuente detectable de resonancia cósmica.
La idea de Halzen, planteada en 1988, parecía tan ambiciosa como inusual: utilizar el hielo profundo del Polo Sur como parte de un gigantesco detector de partículas. Más de dos décadas después, IceCube se convirtió en una realidad y comenzó a registrar neutrinos cósmicos de alta energía. Con ello, la astronomía adquirió una nueva herramienta para investigar qué ocurre en regiones distantes donde se aceleran partículas a energías que los laboratorios terrestres difícilmente pueden reproducir.
Partículas que atraviesan el planeta
Para comprender la relevancia del Nobel es necesario saber qué hace especiales a los neutrinos. Su existencia fue propuesta en 1930 por el físico Wolfgang Pauli para explicar un problema en las desintegraciones beta, procesos nucleares en los que la energía de las partículas emitidas no correspondía con lo esperado. La hipótesis era que debía existir otra partícula capaz de llevarse parte de esa energía. Los neutrinos fueron detectados experimentalmente en 1956.
“Los neutrinos interactúan muy, muy, muy débilmente”, explica Carlos Vaquera, experto en partículas de altas energías, investigador del departamento de Física de la Universidad de Guanajuato y parte del programa Investigadores por México.
Como no tienen carga eléctrica y su masa es diminuta, rara vez interactúan con la materia ordinaria, añade. Por eso pueden atravesar enormes distancias sin ser desviados por campos magnéticos ni quedar absorbidos con la facilidad con que otras partículas o la luz pueden hacerlo.
Esa propiedad los convierte en mensajeros cósmicos privilegiados, puesto que mientras las partículas cargadas de los rayos cósmicos pueden cambiar de trayectoria al encontrar campos magnéticos, los neutrinos viajan prácticamente en línea recta desde sus lugares de origen. Además, al interactuar tan poco con la materia, pueden escapar de regiones densas y violentas que resultan difíciles de estudiar mediante otros tipos de radiación.
“Los neutrinos viajan esencialmente en línea recta en el universo”, señala Vaquera. Su trayectoria permite buscar la dirección de la que proceden y relacionarla con objetos o fenómenos astronómicos. El desafío consiste en capturarlos, explica Vaquera, debido a que si bien llegan en cantidades enormes, la probabilidad de que uno de ellos choque con un átomo y produzca una señal detectable es muy pequeña.
El hielo como telescopio
La solución propuesta por Halzen fue convertir un kilómetro cúbico de hielo antártico en un observatorio. El Polo Sur ofrecía condiciones excepcionales: una enorme masa de hielo, estable y relativamente transparente en sus profundidades, que podía funcionar como medio de detección. La construcción requirió financiación, infraestructura polar, tecnología especializada y la coordinación de investigadores e ingenieros de distintos países.
Alex Franco, del Instituto de Física de la Universidad Autónoma de San Luis Potosí y también parte del Programa Investigadores por México, destaca precisamente esa diferencia entre concebir un proyecto y hacerlo funcionar.
“Una cosa es proponer una idea y otra cosa es desarrollarla. En el caso de IceCube, la propuesta exigió superar enormes retos logísticos y técnicos, desde trasladar materiales y personal hasta instalar los instrumentos en un ambiente donde las condiciones climáticas limitan los periodos de trabajo”.
El observatorio cuenta con 86 líneas de instrumentos distribuidas en el hielo, a más de un kilómetro de profundidad, con sensores ópticos capaces de registrar pequeños destellos de luz. Para instalarlos se emplearon chorros de agua caliente que perforaron el hielo, permitiendo colocar los detectores a las profundidades requeridas antes de que el agua volviera a congelarse.
IceCube no fotografía directamente los neutrinos ni los detecta de manera convencional. Franco explica que, cuando uno de ellos interactúa con un núcleo atómico dentro del hielo, puede producir partículas cargadas que viajan a gran velocidad. Si estas superan la velocidad de la luz en ese medio —sin rebasar la velocidad de la luz en el vacío—, generan una radiación conocida como efecto Cherenkov. Los sensores registran esos destellos y, a partir de sus características, los investigadores reconstruyen el suceso y estiman la dirección y la energía del neutrino.
La propia Tierra sirve como filtro para reducir parte del fondo de partículas que dificultaría las mediciones. Así, IceCube aprovecha el planeta y el hielo como componentes fundamentales de un instrumento que, aunque se encuentra en uno de los lugares más remotos del mundo, recibe información de procesos ocurridos a enormes distancias.
Aunque el observatorio comenzó a operar con su configuración completa en 2011, no fue el primer experimento en detectar neutrinos; sin embargo, su aportación decisiva fue demostrar que era posible observar de forma sostenida neutrinos cósmicos de muy alta energía y utilizar esas detecciones para estudiar sus posibles fuentes. El Nobel reconoce tanto la visión científica de Halzen como su papel para convertirla en una instalación capaz de producir resultados, enfatizan los académicos.
El observatorio se mantiene en operación gracias al trabajo y colaboración internacional de alrededor de 450 científicos, procedentes de 58 instituciones en 14 países.
Los fenómenos cósmicos más violentos
El gran logro de IceCube fue confirmar la existencia de un flujo de neutrinos de alta energía procedentes de fuera de nuestro entorno solar. Algunos alcanzan energías extraordinarias, muy superiores a las que pueden obtenerse en los aceleradores de partículas terrestres; su detección permite investigar los llamados aceleradores cósmicos naturales: entornos capaces de producir partículas extremadamente energéticas, como los que pueden encontrarse alrededor de agujeros negros o en núcleos activos de galaxias.
Sin embargo, detectar neutrinos no significa haber resuelto automáticamente el misterio de su procedencia. Identificar las fuentes requiere reunir suficientes señales, reconstruir sus trayectorias y contrastarlas con observaciones de otros telescopios. Una detección de IceCube en 2017, asociada con un núcleo galáctico activo que también emitía rayos gamma, aportó una primera evidencia importante de la relación entre estos objetos y los neutrinos astrofísicos. Después se han reportado indicios de emisión de neutrinos procedentes de otras galaxias, como Messier 77, así como señales de nuestra propia Vía Láctea, señala Vaquera.
“Todavía no se logra” identificar de forma completa las principales fuentes de los neutrinos de más alta energía, advierte Vaquera al explicar que uno de los objetivos centrales de estos observatorios es determinar qué fenómenos los producen. La investigación continúa abierta: algunas asociaciones cuentan con evidencia significativa, pero aún hace falta establecer qué mecanismos predominan y cómo operan esos aceleradores cósmicos.
La astronomía de neutrinos tampoco sustituye a los telescopios que observan luz visible, ondas de radio, rayos X o rayos gamma, la complementa, puntualiza Franco. Cada mensajero ofrece información distinta y, al combinar las observaciones, los científicos pueden construir explicaciones más completas sobre los agujeros negros, las galaxias activas y otros ambientes extremos. “Difícilmente responderemos preguntas de los agujeros negros y de las supernovas nada más utilizando un sensor. Usualmente usamos la luz para observar los objetos fuera de la galaxia, pero ahora estos detectores de neutrinos nos dan otra información que complementan los modelos astrofísicos que tenemos”.
El Nobel a Halzen pone en primer plano una forma de hacer ciencia que exige imaginar instrumentos inéditos, sostener proyectos durante décadas y coordinar esfuerzos internacionales. Su mérito no consiste en haber construido IceCube en solitario, sino en haber impulsado una visión que permitió abrir una nueva ventana de observación, enfatizan Vaquera y Franco.
Los neutrinos han estado atravesando la Tierra desde mucho antes de que los seres humanos pudieran detectarlos. Ahora, gracias a un kilómetro cúbico de hielo en la Antártida, algunos de esos mensajeros pueden revelar pistas sobre el universo extremo. El reto es convertir cada destello registrado en una respuesta y, al mismo tiempo, en nuevas preguntas sobre los procesos que mantienen al cosmos en movimiento.
