- Francis Halzen recibe el Nobel de Física por impulsar IceCube y descubrir neutrinos astrofísicos de alta energía.
- IceCube instrumenta un kilómetro cúbico de hielo antártico con más de 5.000 sensores para detectar luz Cherenkov.
- En 2013 se confirmó una población de neutrinos de origen extraterrestre y se abrió la astronomía de neutrinos.
- España participa en KM3NeT y científicos como Enrique Zas o el IFIC mantienen vínculos con esta investigación.
La Real Academia de las Ciencias de Suecia ha reconocido a Francis Halzen con el Premio Nobel de Física. El fallo destaca sus contribuciones decisivas al Observatorio de Neutrinos IceCube y al descubrimiento de neutrinos de alta energía de origen astrofísico. Halzen, nacido en Tienen (Bélgica) en 1944 y profesor en la Universidad de Wisconsin-Madison, recibió la noticia mientras estaba en Italia. La academia sueca puso el foco en una idea que parecía casi imposible cuando la planteó en 1988: usar el hielo del Polo Sur como blanco gigantesco para cazar partículas que atraviesan la materia sin apenas dejar rastro.
Los neutrinos son unas de las partículas más esquivas del modelo estándar. No tienen carga eléctrica y su masa es minúscula, así que los campos magnéticos no los desvían. Cada segundo, billones de neutrinos cruzan nuestro cuerpo sin que notemos nada. Esa misma propiedad que los hace invisibles los convierte en mensajeros excepcionales: si se logra capturar uno y reconstruir su dirección, se puede mirar hacia fenómenos cósmicos muy lejanos y violentos. La astronomía de neutrinos nace, precisamente, de esa capacidad para observar el universo sin depender solo de la luz.
Un Nobel para leer el cosmos con partículas fantasma
El jurado ha subrayado que Halzen no solo propuso una idea, sino que lideró durante décadas su puesta en marcha. Su nombre aparece unido a IceCube, un observatorio que ha cambiado la forma de estudiar los procesos más energéticos del universo. La distinción también reconoce el valor de una colaboración internacional enorme, con más de 400 investigadores de 14 países, y de una apuesta científica que necesitó paciencia, financiación y mucha persistencia.
Los neutrinos de muy alta energía se producen en entornos astrofísicos capaces de acelerar protones y núcleos a energías difíciles de imaginar. Cuando esas partículas interaccionan con materia o radiación, generan piones; de ahí salen neutrinos y rayos gamma. A diferencia de los fotones, los neutrinos pueden atravesar regiones densas de gas y polvo, y no se desvían por campos magnéticos. Llegan casi intactos desde su fuente, aunque detectarlos sea una tarea titánica.
La dificultad es enorme porque la mayoría de neutrinos que llegan a la Tierra proceden del Sol o de la atmósfera. Para distinguir los de origen cósmico hay que reducir el ruido de fondo y observar un volumen gigantesco de materia. De ahí que IceCube sea tan grande: cuanto más hielo se vigila, más posibilidades hay de que un neutrino interactúe y deje una señal aprovechable.
IceCube, un kilómetro cúbico de hielo en la Antártida
La propuesta original de Halzen, desarrollada junto a John Learned y con aportaciones de su entonces postdoctorando Enrique Zas, consistía en aprovechar el hielo polar como detector natural. En 1988 se publicó la idea de detectar neutrinos de alta energía en el hielo profundo. Poco después llegaron las primeras pruebas con AMANDA, el telescopio de neutrinos que precedió a IceCube. AMANDA demostró que la técnica era viable, aunque su volumen era insuficiente para acceder al flujo astrofísico.
IceCube se construyó en la estación Amundsen-Scott, en el Polo Sur. Sus sensores ópticos cuelgan a profundidades de entre 1.450 y 2.450 metros, distribuidos en 86 líneas. En total, más de 5.000 módulos registran la luz azulada de Cherenkov que aparece cuando un neutrino choca con un núcleo del hielo y produce una partícula cargada secundaria. Esa luz dura apenas nanosegundos, pero basta para reconstruir la dirección y la energía aproximada del neutrino original.
El hielo antártico tiene ventajas claras: es transparente a esas longitudes de onda, está libre de muchas interferencias y se encuentra en una zona geológicamente estable. La construcción requirió perforar decenas de agujeros con agua caliente a presión y desplegar cadenas de detectores en uno de los lugares más hostiles del planeta. El observatorio empezó a tomar datos de forma continua a comienzos de la década de 2010, tras años de trabajo técnico y logístico.
La escala del proyecto también obligó a coordinarse a nivel internacional. Estados Unidos costeó buena parte de la infraestructura, pero países europeos como Alemania, Bélgica y Suecia contribuyeron a su puesta en marcha. Con el tiempo, IceCube se ha convertido en una referencia para la física de partículas y la astrofísica, y su modelo ha inspirado otros telescopios de neutrinos en distintas partes del mundo.
Qué descubrió IceCube y por qué cambió la astronomía
El gran salto llegó en 2013. La colaboración IceCube publicó la primera evidencia sólida de una población de neutrinos de alta energía incompatible con un origen atmosférico. Aquellos datos, que llegaron a ser portada de Science, mostraban que algunas de esas partículas procedían de fuera del Sistema Solar. El hallazgo abrió oficialmente la astronomía de neutrinos y confirmó que el universo produce mensajeros capaces de viajar sin desviarse ni perder energía de forma significativa.
Desde entonces, IceCube ha seguido acumulando eventos. Se han identificado neutrinos con energías de petaelectronvoltios, muy por encima de las que alcanzan los aceleradores terrestres. También se han buscado fuentes concretas: núcleos activos de galaxias, entornos de agujeros negros supermasivos y regiones de formación estelar aparecen entre los candidatos. Aun así, no existe una fuente única que explique todo el flujo observado, y los científicos creen que podría haber varias poblaciones o mecanismos de producción.
La Vía Láctea tampoco se libra de este nuevo modo de observación. IceCube ha encontrado indicios de neutrinos difusos procedentes de nuestra propia galaxia, aunque la señal es difícil de separar del fondo. En paralelo, observatorios como HAWC han detectado rayos gamma en zonas como el centro galáctico. Si las señales de neutrinos y gamma coincidieran en el mismo lugar, los investigadores tendrían una pista muy fuerte sobre dónde se aceleran los rayos cósmicos a energías extremas.
La ventaja de los neutrinos frente a otras partículas es que no se comportan como una brújula dentro de un imán cósmico. Los protones y núcleos cargados se curvan por los campos magnéticos, así que pierden parte de la información sobre su origen. Los fotones gamma, por su parte, pueden ser absorbidos por gas, polvo o radiación. Los neutrinos, en cambio, llegan en línea casi recta y atraviesan regiones que resultan opacas para la luz. Esa es la razón de que se les considere mensajeros privilegiados del universo violento.
España y Europa también escuchan el silencio cósmico
La investigación de neutrinos tiene una notable conexión española. Enrique Zas, que trabajó como postdoctorando con Halzen a finales de los ochenta, es hoy investigador en el Instituto Gallego de Física de Altas Energías y catedrático en la Universidad de Santiago de Compostela. Según ha recordado tras conocerse el Nobel, la idea de Halzen era una innovación total y ayudó a demostrar que se podían atrapar neutrinos en un medio natural como el hielo. Otros investigadores, como Juan de Dios Zornoza, también pasaron por el grupo de Halzen y mantienen una colaboración estrecha con la física de neutrinos europea.
En España, el Instituto de Física Corpuscular (IFIC), centro mixto del CSIC y la Universitat de València, ha celebrado el galardón. Halzen visitó el centro en 2024 y formaba parte de su comité científico asesor. Investigadores del IFIC participan en KM3NeT, un telescopio de neutrinos submarino que se construye en el Mediterráneo a unos 3.500 metros de profundidad. Este proyecto complementa a IceCube y utiliza agua en lugar de hielo como medio detector.
KM3NeT ha dado ya muestras de su potencial. En 2025, la colaboración detectó el neutrino de mayor energía observado hasta la fecha con un experimento de este tipo, un hallazgo que fue portada de Nature. Ese resultado refuerza la idea de que Europa no solo contribuye a la astronomía de neutrinos, sino que puede liderar nuevas instalaciones capaces de afinar aún más la localización de las fuentes cósmicas. Con todo, la red global de telescopios de neutrinos se prepara para combinar datos del Polo Sur, el Mediterráneo y otros emplazamientos.
El futuro pasa por ampliar la capacidad de observación. IceCube ya ha actualizado parte de su zona central para mejorar la sensibilidad a energías más bajas, y se planifica IceCube-Gen2, una extensión que instrumentaría un volumen de hielo varias veces mayor. La idea es aumentar la estadística y la precisión angular para identificar fuentes individuales. También se desarrollan detectores submarinos, como KM3NeT, y otras iniciativas en distintos océanos. Con más ojos, los científicos esperan responder a una pregunta que sigue abierta: qué objetos concretos producen los neutrinos cósmicos de mayor energía.
El Nobel a Francis Halzen reconoce una carrera dedicada a convertir una intuición en un instrumento real. IceCube ha demostrado que el hielo de la Antártida puede funcionar como un enorme telescopio de partículas y que los neutrinos permiten explorar procesos que la luz no alcanza a mostrar. Quedan incógnitas importantes, desde la identificación de fuentes concretas hasta la forma exacta del espectro observado, pero la astronomía de neutrinos ya no es una promesa lejana: es una ventana nueva al universo, con participación española y europea, y con una comunidad científica que sigue ampliando sus preguntas.