Nobel per la fisica a Francis Halzen, il cacciatore di neutrini del Polo Sud

Nel fine settimana, a BergamoScienza, Guido Tonelli gli aveva detto che presto avrebbe ricevuto il Nobel. E sono bastati pochi giorni perché la previsione si avverasse: Francis Halzen ha vinto il premio per la fisica 2026 per la rilevazione dei neutrini cosmici di altissima energia. «Mi aveva fatto uno strano effetto, ora che è vero me ne fa ancora di più», ha raccontato il fisico, raggiunto al telefono durante la conferenza stampa.

Belga, classe 1944, Halzen insegna all’Università del Wisconsin-Madison, dove era arrivato nel 1971 per una visita di sei mesi e da dove non se n’è più andato. La motivazione ufficiale cita i suoi contributi decisivi a IceCube, l’osservatorio al Polo Sud che usa come rivelatore un chilometro cubo di ghiaccio antartico e che ha reso possibile la rilevazione. Ad annunciare il Nobel è stata Ellen Moons, prima segretaria generale donna dell’Accademia reale svedese delle scienze; a un giornalista che le chiedeva di questo primato ha risposto che «per me è abbastanza normale essere la prima donna, o una delle poche, in fisica».

A caccia di fantasmi

Perché osservare dei neutrini, particelle subatomiche conosciute da quasi un secolo, vale il più prestigioso dei riconoscimenti scientifici? A spiegare la particolarità dei neutrini è un altro premio Nobel, Wolfgang Pauli, che ne ipotizzò l’esistenza nel 1930, ammettendo di aver fatto «una cosa terribile», cioè postulare «una particella che non può essere rilevata», come ha ricordato in conferenza stampa il presidente del comitato Nobel per la fisica Mark Pearce. Il perché di questa elusività sta nel nome, “piccolo neutro”: i neutrini hanno infatti una massa minuscola (anche rispetto alle altre particelle subatomiche), non hanno carica elettrica e interagiscono molto raramente con il resto della materia, che attraversano senza lasciare traccia. Ogni secondo, ha spiegato sempre Pearce, più di un miliardo di neutrini emessi dal Sole ci attraversa la mano. L’interazione tra i neutrini e la materia è rarissima ma non impossibile, e infatti nel 1956 Clyde Cowan e Frederick Reines riuscirono a rilevare dei neutrini, usando come sorgente un reattore nucleare. Ma quelli rilevati grazie al lavoro di Halzen e a IceCube sono un po’ diversi.

Da un’altra galassia

Si tratta di neutrini con un’energia anche di un miliardo di volte superiore a quella dei neutrini solari e almeno mille volte quella raggiunta dal più potente acceleratore terrestre, l’Lhc del Cern. Arrivano da sorgenti lontane, in gran parte esterne alla nostra galassia. Sono rarissimi e, proprio per questa origine lontana, incredibilmente preziosi: altre particelle come protoni o raggi gamma vengono deviate o assorbite; i neutrini viaggiano in linea retta ed è quindi possibile risalire alla sorgente. Ammesso di riuscire a rilevarli: per catturarli Halzen ha pensato, già nel 1988, di sfruttare il ghiaccio del Polo Sud. Migliaia di sensori calati a circa due chilometri di profondità registrano la debole luce blu prodotta dalla rara interazione tra un neutrino e il ghiaccio. Anche con quasi un miliardo di tonnellate di ghiaccio, i neutrini cosmici rilevati sono circa uno al giorno.

IceCube ha aperto la strada a una nuova astronomia, e in tutto il mondo sta nascendo una rete di rivelatori, alcuni dei quali usano l’acqua del mare al posto del ghiaccio. Come Km3net, nel Mediterraneo: al largo di Portopalo di Capo Passero, in Sicilia, a 3’500 metri di profondità, il rivelatore Arca ha registrato nel 2023 il neutrino più energetico mai osservato. E proprio in Italia si trovava Halzen, per un comitato dell’Istituto nazionale di fisica nucleare. Alla domanda su come avrebbe trascorso il resto della giornata, ha risposto scherzando: «Sto lavorando a una proposta di finanziamento e spero che questo premio aiuti a farla approvare».