El 6 de octubre de 2026, la Real Academia de las Ciencias de Suecia coronó a un físico belga de 82 años por convertir un kilómetro cúbico de hielo antártico en el mayor detector de partículas del mundo. Francis Halzen gana el Premio Nobel de Física por sus contribuciones decisivas al observatorio de neutrinos IceCube y por el descubrimiento de neutrinos de alta energía llegados del cosmos. Detrás del galardón hay una idea que en los años ochenta se consideraba una locura, una obra de veinte años bajo la nieve y otra manera de mirar el universo, con partículas en lugar de luz.
Un belga, un kilómetro cúbico de hielo y unas partículas fantasma
No hace falta saber qué es un neutrino para medir el alcance de este premio. La Real Academia de las Ciencias de Suecia lo resume en una frase: este año se reconoce a «mensajeros fantasma venidos del espacio». El protagonista del día no lleva traje espacial y nunca ha lanzado un cohete. Se ha pasado la carrera convenciendo a una comunidad científica de que los secretos de los objetos más violentos del universo podían leerse dentro de un bloque de hielo milenario.
El laureado está solo. El premio no se reparte, y los 12 millones de coronas suecas, algo más de un millón de euros, van a un solo hombre. El galardón reconoce un proyecto colectivo, llevado por unos 450 científicos e ingenieros de 58 instituciones de 14 países, pero distingue a la persona que tuvo la idea primero y la sostuvo hasta el final.
El comunicado oficial cita al comité: «Francis Halzen ha dirigido un equipo internacional de investigadores e ingenieros que nos han proporcionado un instrumento fantástico. Su tenacidad y su visión científica han abierto el camino hacia un nuevo tipo de astronomía». Un instrumento fantástico significa aquí un cubo de hielo de un kilómetro de lado, perforado por 86 sondeos y habitado por más de 5.000 sensores de luz. Un telescopio que no mira al cielo, sino que espera a que algo lo atraviese.
El teórico al que atrapó el hielo
Francis Halzen no estaba destinado a pasar su vida en el frío. Nacido en Bélgica en 1944, se formó en física de partículas, el estudio de los ladrillos elementales de la materia, y se doctoró en Lovaina en 1969. Tres años después se incorporó a la facultad de física de la Universidad de Wisconsin-Madison, donde sigue enseñando. Teórico de formación, describe su giro como un accidente.
Todo empieza con una conferencia en la Universidad de Kansas, en el otoño de 1987. Entre el público, una glacióloga, E. Zeller, le habla de un plan soviético: usar antenas de radio plantadas en la Antártida para captar los pulsos que producen los neutrinos en el hielo. Halzen se va a casa, hace los cálculos con dos colegas, Todor Stanev y Enrique Zas, y concluye que el método solo funcionaría a energías inalcanzables. Pero la idea se queda. ¿Y si, en lugar de ondas de radio, buscaran otra señal, hecha de luz?
Escribe a su amigo John G. Learned, entonces portavoz de un proyecto de detector submarino frente a Hawái llamado DUMAND. En junio de 1988 los dos publican el primer artículo que describe un observatorio de neutrinos construido en el hielo polar. El principio es simple y vertiginoso: el hielo sirve a la vez de blanco y de medio de detección.
Halzen contó después, en un texto que se volvió legendario, «Antarctic Dreams», qué le permitió aguantar: «Sospecho que otros debieron de considerar la misma idea y renunciar a ella. Si no hubiera sido totalmente ignorante de lo que entonces se sabía sobre las propiedades ópticas del hielo natural, probablemente habría hecho lo mismo». Esta vez, la ignorancia sirvió a la ciencia.
El camino fue largo. En 1991 el equipo baja tubos fotomultiplicadores a sondeos ya existentes del manto helado de Groenlandia y comprueba que el hielo deja viajar la luz lo bastante lejos. Luego llega AMANDA, un primer detector en el polo Sur, construido por etapas entre 1993 y 2000. Los comienzos decepcionan, por culpa de las burbujas de aire atrapadas en los primeros cien metros de hielo, que dispersan la luz y desdibujan la trayectoria de las partículas. Más abajo, el hielo resulta puro y transparente a lo largo de cientos de metros. Es Halzen quien insiste en bajar los instrumentos, a 1.500 metros y más.
AMANDA demuestra que el método funciona, pero es demasiado pequeña para atrapar los neutrinos más energéticos. En 1999, como investigador principal, Halzen presenta una propuesta para un detector de un kilómetro cúbico. La Fundación Nacional de Ciencias de Estados Unidos, la NSF, la financia en marzo de 2002. La obra arranca en 2004 y termina en 2011. Veinticuatro años después de aquella pequeña conferencia en Kansas, la idea se ha convertido en un instrumento.
Los neutrinos, mensajeros que lo atraviesan todo
Empecemos por la partícula. Un neutrino es un ladrillo elemental de la materia, como el electrón, pero sin carga eléctrica y casi sin masa. Esa ausencia de carga lo deja indiferente a todo lo que lo rodea: los campos magnéticos no lo desvían, el polvo no lo detiene, un muro de plomo apenas lo frena. El físico Wolfgang Pauli postuló su existencia en 1930 para explicar una anomalía de la radiactividad, y hubo que esperar hasta 1956 para detectarlo de verdad, junto a un reactor nuclear.
Esa discreción lo convierte en el peor y el mejor de los mensajeros. El Sol los produce en cantidades inimaginables: unos 65.000 millones atraviesan cada centímetro cuadrado de la Tierra cada segundo, y la inmensa mayoría pasa sin dejar el menor rastro. Pero como un neutrino nunca se desvía de su trayectoria ni pierde energía por el camino, el que llega hasta aquí trae información en bruto sobre el lugar del que viene.
Eso es justo lo que no pueden hacer los rayos cósmicos. Estas partículas, protones y núcleos atómicos lanzados a energías que ninguna máquina humana alcanza, caen sin parar sobre la atmósfera. Desde que Victor Hess los descubrió en 1912, su origen sigue siendo uno de los grandes misterios de la astrofísica. El problema es que, al estar cargados eléctricamente, los campos magnéticos del espacio los retuercen y llegan a la Tierra sin rastro de su punto de partida. No hay manera de reconstruir el camino.
Los neutrinos, en cambio, vuelan rectos. Y resulta que los procesos que aceleran los rayos cósmicos también producen neutrinos. Cuando un protón rápido choca contra materia o luz cerca de su fuente, la colisión fabrica partículas inestables, los piones, que se desintegran emitiendo a la vez rayos gamma y neutrinos. Los rayos gamma pueden ser absorbidos por el camino entre polvo y luz. Los neutrinos siguen. Son las migajas que dejan los rayos cósmicos, y IceCube las recoge.
Cómo se atrapa una partícula que nunca se detiene
Si un neutrino lo atraviesa todo, ¿cómo se le tiende una trampa? Esperando a que se equivoque de ruta. Un neutrino puede cruzar años luz de plomo sin inmutarse, pero muy de vez en cuando choca de lleno contra un átomo. La probabilidad depende de su energía y de cuánta materia atraviesa. Para un neutrino de muy alta energía, la sección eficaz, es decir, el tamaño aparente del blanco que ve, ronda 10⁻³³ centímetros cuadrados, una cifra que escapa a la imaginación. Para que la lotería salga lo bastante a menudo hace falta un volumen de materia gigantesco, a escala de un kilómetro cúbico.
Cuando la colisión por fin ocurre, produce partículas cargadas. Y estas dejan una firma luminosa que sabemos leer. Al avanzar por el hielo más rápido que la luz dentro de él, emiten una onda azulada llamada radiación de Cherenkov.
El efecto es el primo luminoso del estampido sónico. Un avión que vuela más rápido que el sonido crea un cono de ondas de choque, de ahí el estruendo. Una partícula cargada que va más rápido que la luz local produce exactamente lo mismo, pero con fotones. En el hielo, la luz avanza a un 76 % de su velocidad en el vacío, aproximadamente una cuarta parte más despacio. La partícula cargada nacida del neutrino, en cambio, conserva casi toda su velocidad. Así que adelanta a la luz que la rodea y deja detrás un cono azul.
En el hielo se distinguen entonces dos formas de evento. Una traza larga y rectilínea, llamada track, señala un muón, la partícula pesada que produce un neutrino muónico. Su dirección se reconstruye con una precisión temible, de hasta 0,3 grados para un neutrino de 100 TeV, algo más de la mitad del diámetro aparente de la Luna. Una mancha compacta y esférica, llamada cascada, delata más bien un neutrino electrónico o tau, u otro tipo de interacción. Su energía se mide muy bien, con un 8 % de margen, pero su dirección queda difusa, del orden de 5 grados.
IceCube, manual de uso: 5.160 ojos bajo el hielo
El detector ocupa un kilómetro cúbico de hielo, entre 1.450 y 2.450 metros bajo la superficie, a unos cientos de metros de la base Amundsen-Scott, en el polo Sur geográfico. Su construcción recurrió a una técnica tomada de los glaciólogos: un chorro de agua caliente a alta presión que funde el hielo y cava un pozo de más de dos kilómetros de profundidad. En cada pozo el equipo baja una cuerda con 60 sensores y deja que el agua se vuelva a congelar. Entre 2005 y 2010 se instalaron así 86 cuerdas sobre una rejilla hexagonal, con 125 metros de separación y 17 metros entre sensores.
Cada sensor es un módulo óptico digital, una esfera de vidrio del tamaño de un balón de fútbol que alberga un tubo fotomultiplicador de 25 centímetros de diámetro, capaz de convertir un diminuto destello de luz en una señal eléctrica. La Fundación Nobel propone una imagen precisa para describirlo: una bombilla que funcionara al revés, captando luz en lugar de producirla. En total, 5.160 de estas esferas velan en el hielo. El volumen instrumentado equivale a unos mil millones de toneladas de hielo.
Tres dispositivos secundarios completan el conjunto. La profundidad, primero: kilómetro y medio de hielo filtra la mayor parte de los rayos cósmicos procedentes de la atmósfera, que si no imitarían la señal de un neutrino. IceTop, después: una red de 81 estaciones en la superficie detecta las cascadas de partículas que llegan del cielo y las marca como ruido de fondo. DeepCore, por último: un grupo de ocho cuerdas más juntas en el centro, con 70 metros de separación en lugar de 125, baja el umbral de detección hasta unos 10 gigaelectronvoltios, un millón de veces menos energía que los neutrinos más energéticos.
Una vez captada la señal, todo se decide en los ordenadores del laboratorio de superficie. El número de fotones recibidos da la energía depositada. Sus instantes relativos de llegada, comparados entre sensores, dan la dirección de la partícula. Un neutrino muónico puede detectarse aunque haya interactuado muy lejos del volumen instrumentado, porque el muón que produce recorre alrededor de un kilómetro en el hielo a un teraelectronvoltio. El volumen útil supera por tanto con creces el cubo geométrico.
El reto final es distinguir los neutrinos cósmicos auténticos de la multitud de señales parásitas. Cada día, más de cien millones de muones procedentes de la atmósfera cruzan el detector, y unos cientos de neutrinos atmosféricos se les suman tras atravesar la Tierra entera desde el hemisferio norte. Los físicos descartan los muones quedándose solo con las trazas que llegan desde debajo del horizonte, lo que reduce el ruido a una milésima parte. Y como el flujo de neutrinos cósmicos cae con la energía más despacio que el atmosférico, los eventos más energéticos son los que delatan un origen lejano. Del total de neutrinos registrados, se espera que unos cien al año sean de origen astrofísico.
Lo que el hielo ya ha visto
La alerta de 2013 es el momento fundacional. Al peinar dos años de datos en busca de una señal completamente distinta, el equipo tropieza con dos eventos de alrededor de un petaelectronvoltio, los más energéticos vistos nunca. Dos eventos no son una prueba, pero orientan la estrategia. El análisis de ese mismo conjunto revela 28 neutrinos de alta energía, entre 30 TeV y 1,14 PeV, cuyo origen no puede ser la atmósfera. En 2014 la colaboración cifró en 5,7 sigma el rechazo de la hipótesis atmosférica, muy por encima del umbral de descubrimiento de 5 sigma. Había nacido la astronomía de neutrinos.
En 2017, un neutrino de unos 290 TeV cae en IceCube a la vez que un destello de rayos gamma visto por el telescopio Fermi, en la dirección del blazar TXS 0506+056, a 4.000 millones de años luz. Por primera vez, un neutrino y una luz señalan el mismo objeto celeste. Es el acta de nacimiento de la astronomía multimensajero, que cruza varios tipos de señal para contar un mismo suceso.
En 2022, IceCube anunció que había encontrado, en sus archivos, 79 neutrinos de energía moderada procedentes de la galaxia activa NGC 1068, también llamada Messier 77, a unos 46 millones de años luz. La concentración tiene una significación de 4,2 sigma. El núcleo de esa galaxia alberga un agujero negro supermasivo de 15 millones de masas solares, envuelto en una espesa capa de gas y polvo. La luz visible no sale de ahí, y los rayos gamma medidos son débiles. Los neutrinos, sí. Es la demostración perfecta del método: ver dentro de lo que la luz no puede atravesar.
Por último, en 2023, IceCube publicó la primera imagen de nuestra propia galaxia en neutrinos, con una significación de 4,5 sigma. Aplicando métodos de aprendizaje automático a diez años de datos, la colaboración identificó una emisión a lo largo del plano de la Vía Láctea, allí donde los rayos cósmicos chocan contra el gas interestelar. Un análisis actualizado, difundido en 2026 sobre doce años de datos, elevó la detección a 5,7 sigma y convirtió la Vía Láctea en la primera fuente de neutrinos de alta energía franqueada en el umbral de descubrimiento. Ese mismo año, IceCube anunció el neutrino más energético que ha publicado, un evento de 11,4 PeV registrado en 2019.
Lo que cambia el Nobel y lo que queda por ver
Este premio reconoce un instrumento tanto como a un hombre. La lección de IceCube cabe en una idea sencilla: para abrir una nueva ventana al universo, a veces hay que construir algo más grande que todo lo que se sabe hacer, en un lugar donde la naturaleza ya ha puesto el material. Halzen no descubrió por casualidad una fuente famosa, construyó el dispositivo que hace posibles esos hallazgos y reunió a suficiente gente para financiarlo, perforarlo y explotarlo durante quince años.
El campo no se detiene aquí. IceCube se amplió hace poco, con el IceCube Upgrade, un conjunto de cuerdas más densas y sensibles que mejora la detección de los neutrinos menos energéticos y permite releer los quince años de datos ya archivados. El proyecto siguiente, IceCube-Gen2, apuntaría a ocho kilómetros cúbicos de hielo instrumentado, ocho veces el volumen actual, para multiplicar por cinco la sensibilidad a las fuentes. Otros detectores crecen por el mundo, esta vez en el agua: KM3NeT en el Mediterráneo, Baikal-GVD en Siberia, TRIDENT en el mar de China Meridional, P-ONE frente a Canadá. En 2026, KM3NeT anunció incluso un candidato a neutrino de unos 220 PeV, el más energético jamás señalado.
Queda un motivo de celebración que va más allá de la astronomía. Este premio corona un proyecto que exigió décadas de paciencia antes de dar su primera prueba, impulsado por alguien dispuesto a apostar su carrera por una intuición. En una entrevista concedida a su universidad el día del anuncio, Halzen lo dijo así: «Es una celebración de un proyecto muy poco habitual». Añadió que el éxito debía algo a la suerte y algo a Wisconsin, donde las ideas no convencionales pueden prosperar. La historia recordará que la partícula más esquiva del universo acabó dejándose ver, dentro de un bloque de hielo, gracias a un hombre que se negó a renunciar a ella.
Para ir más lejos
- La partícula y el método: el neutrino y la astronomía multimensajero en nuestro glosario.
- Los agujeros negros gigantes escondidos en las fuentes de neutrinos: el agujero negro supermasivo, y la galaxia NGC 1068 vista por Hubble.
- La luz de los objetos compactos, otro mensajero: el telescopio Chandra y sus observaciones en rayos X.
- Nuestro artículo sobre una alerta reciente de IceCube: un neutrino del espacio bajo el hielo antártico.
- La partícula no se observa en un telescopio de aficionado, pero el cielo sí se contempla esta noche: nuestro mapa del cielo interactivo y su guía de observación.
- Las fuentes oficiales de este artículo: la nota de prensa del Premio Nobel de Física 2026 y su documento científico, la presentación divulgativa de la Fundación Nobel, la página oficial de IceCube sobre el funcionamiento del detector y la nota de la Universidad de Wisconsin-Madison.
