Il Nobel per la Fisica a Halzen: il suo cubo di ghiaccio ha catturato i neutrini del cosmo

Il premio Nobel per la fisica del 2026 è stato assegnato a Francis Halzen per gli studi sui neutrini, definiti “messaggeri fantasma dell’universo” dall’Accademia Reale Svedese delle scienze che ha assegnato il premio.

Halzen, 82 anni, nato in Belgio ma affiliato all’università americana dal Wisconsin, ha da sempre deciso di dare la caccia ai neutrini, chiamate particelle fantasma perché prive di carica elettrica e quasi prive di massa.

Con queste peculiarità, i neutrini interagiscono pochissimo con la materia e sono estremamente difficili da osservare. Un altro loro soprannome è quello di “particelle più timide dell’universo”.

La caccia al Polo Sud

Lo scienziato belga ha pensato di andare a cercarli al Polo Sud e nel 1988 ha suggerito l’idea di costruire IceCube, un osservatorio di neutrini in Antartide. Lo strumento è stato inaugurato nel 2011 con Halzen come “principal investigator”, cioè scienziato coordinatore, e dal 2017 ha iniziato a osservare neutrini ad alta energia provenienti anche dall’esterno della galassia, da eventi violenti come l’esplosione di stelle o i pasti dei buchi neri. A IceCube lavorano circa 400 scienziati di vari paesi, Italia inclusa.

Lo scienziato è anche membro del consiglio scientifico del Gran Sasso Science Institute dell’Aquila. Ha risposto alla telefonata che gli annunciava la vittoria del premio proprio dall’Italia. Domani è invitato a Torino alla riunione del comitato di valutazione internazionale dell’Infn, l’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare.

I messaggeri dell’universo

I neutrini cosmici ad alta energia provengono da fenomeni violenti nell’universo, dai nuclei attivi delle galassie o dalle stelle esplose. Qualcuno ha suggerito che contengano messaggi dagli alieni – e la domanda è stata rivolta ad Halzen subito dopo l’annuncio del premio - ma lo scienziato ha escluso con convinzione questa ipotesi.

Quando un neutrino, viaggiando nell’universo, si scontra con il nucleo di un atomo, produce un raggio di luce che, pur essendo debolissimo, può essere catturato da speciali sensori. Funziona come una lampadina al contrario, è la descrizione che ne dà Halzen: prende la luce e la trasforma in segnale elettrico.

Analizzando la traiettoria della debole luce blu emessa dallo scontro, gli scienziati possono ricostruire la traiettoria del neutrino. Cioè a capire la regione dell’universo in cui si è generato. Non essendo particelle cariche ed è essendo così timidi, i neutrini seguono traiettorie dritte, relativamente facili da individuare.

"I neutrini sono messaggeri diversi dalla radiazione elettromagnetica e, per quanto elusivi, portano con sé informazioni preziose sulla natura degli oggetti celesti che li hanno prodotti” spiega il presidente dell’Inaf(Istituto Nazionale di Astrofisica), Roberto Ragazzoni. “Come Inaf, diversi nostri scienziati hanno utilizzato dati di questo rivelatore realizzato nei ghiacci antartici, confrontandoli con successo con le osservazioni realizzate da altri telescopi”.

Come funziona IceCube

In un chilometro cubo di ghiaccio, all’interno dell’osservatorio antartico di IceCube, sono stati inseriti proprio questi sensori – oltre 5mila - capaci di catturare il minuscolo raggio di luce emesso dalla rara interazione fra i neutrini e i nuclei degli atomi nel ghiaccio.

Il Polo Sud è un luogo calmo, privo di rumori e vibrazioni. E’ dunque il posto ideale dove installare un osservatorio per neutrini. Esistono rivelatori di neutrini anche sotto al Gran Sasso e in fondo al mare, nel Canale di Sicilia (lo strumento si chiama KM3NeT): sono stati installati dall’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare. "I neutrini sono particelle che arrivano dalle profondità del cosmo e ci aiutano a indagare i misteri ancora aperti del nostro universo” ha detto il suo presidente Antonio Zoccoli.

Il ghiaccio però è perfettamente calmo, non disturbato da movimenti o passaggi di animali. In profondità è anche buio e fa risaltare la debole luce blu dei neutrini. I neutrini sono molto comuni: un miliardo di particelle emesse dal Sole attraversa una nostra mano in un secondo. Quelli ad alta energia provenienti dalle zone più lontane del cosmo, al di fuori della nostra galassia, sono però più rari. Per individuarli sono necessari rivelatori molto grandi, proprio come IceCube. Visti i successi dell’esperimento, il suo successore è già in fase di studio. IceCube-Gen2 raggiungerà gli 8 chilometri cubi.

Gli altri Nobel

L’anno scorso il riconoscimento era andato all’inglese John Clarke, al francese Michel Devoret e all’americano John Martinis per i loro studi sul tunneling quantistico, un fenomeno importante per capire il mondo delle particelle subatomiche, sul quale si basano molte tecnologie digitali.

Nel 2021 il premio era andato all’italiano Giorgio Parisi, fisico della Sapienza e dei Lincei, per i suoi studi sul caos. Anche Carlo Rubbia aveva ottenuto il riconoscimento nel 1984 per la scoperta delle particelle W e Z avvenuta al Cern.

Ieri il Nobel per la Medicina è stato assegnato a Karl Deisseroth, Peter Hegemann e Georg Nagel per i loro studi sull’optogenetica, una tecnica usata per accendere e spegnere i neuroni all’interno del cervello delle cavie da laboratorio. Il primo è uno scienziato americano, gli altri due sono tedeschi. “La tecnica oggi è usata nei laboratori di tutto il mondo per svelare i misteri del cervello”.

Domani verrà assegnato il premio per la Chimica. Per conoscere il vincitore della Letteratura bisognerà attendere giovedì alle 13. Il giorno dopo sarà il turno della Pace. La stagione dei premi si chiuderà lunedì 12 ottobre con l’Economia.

La cerimonia a Stoccolma

Ogni anno i vincitori del Nobel condividono un premio di 12 milioni di corone svedesi (1,1 milioni di euro) e una medaglia d’oro con l’effigie di Alfred Nobel, il chimico e imprenditore svedese che brevettò la dinamite nel 1867 ma si sforzò di passare alla storia per ragioni diverse dalla scoperta di un nuovo esplosivo.

I premi, come indicato da Nobel nel suo testamento, dal 1901 vengono assegnati agli scienziati che “più hanno contribuito al bene dell’umanità”. Ogni 10 dicembre, anniversario della morte di Alfred Nobel nel 1896, il re di Svezia ospita i vincitori per un banchetto e un ballo a Stoccolma.

Tra i 636 vincitori complessivi, solo 68 sono donne, poco più del 10%. Lo squilibrio è particolarmente sentito nei Nobel scientifici, anche se la proporzione ha iniziato a salire dall’anno 2000.

Come vengono scelti i vincitori

Nel suo testamento Nobel ha designato le istituzioni incaricate di scegliere i vincitori: il Karolinska Institutet per la Medicina e l’Accademia Reale Svedese delle Scienze per Fisica e Chimica.

Subito dopo l’assegnazione inizia il processo di selezione dei premi per l’anno successivo. A migliaia di esperti, professori universitari, scienziati, vincitori dei Nobel del passato viene chiesto di indicare un nome.

Le istituzioni incaricate della scelta nominano al loro interno un Comitato Nobel che screma i candidati e in genere, tranne rarissime eccezioni, riesce a evitare fughe di notizie. Anche le previsioni e i toto-Nobel vengono quasi sempre spiazzati. L’elenco completo dei candidati viene reso pubblico solo dopo 50 anni sul sito della Fondazione Nobel.

Il vincitore viene scelto la mattina stessa dell’annuncio e riceve una telefonata dal comitato di selezione di Stoccolma che gli dà la notizia. Per gli scienziati americani, la maggioranza dei premiati, il telefono squilla nel cuore della notte, creando parecchio scompiglio in casa.