Premi Nobel 2026: Neutrini sotto ghiaccio

L'idea dei neutrini come messaggeri astronomici ideali è emersa subito dopo la prima rilevazione della particella. I neutrini ci possono raggiungere dai confini dell'universo senza essere assorbiti o deviati dai campi magnetici. Riescono a sfuggire indenni dalle immediate vicinanze dei buchi neri e dagli acceleratori in cui nascono i raggi cosmici.

Con queste parole inizia High-energy neutrino astrophysics di Francis Halzen, un articolo uscito su Nature nel 2017 per raccontare di IceCube e della prima osservazione di neutrini originati da oltre il Sole. Questa scoperta era stata annunciata pochi anni prima, nel 2013, ed era il primo grande risultato nonché il coronamento di un progetto scientifico visionario che aveva mosso i primi passi nel 2005 più o meno al centro dell'Antartide, presso la base scientifica Amundsen-Scott.
Proprio per questa scoperta e per il ruolo centrale che Halzen ha avuto all'interno di IceCube, la Reale Accademia delle Scienze svedese ha insignito quest'ultimo del Premio Nobel per la fisica 2026.
E dunque eccoci qui a provare a raccontare questa nuova esaltante avventura scientifica!

Cercare neutrini al freddo e al gelo

IceCube - via commons

IceCube, come indicato nel nome completo, è un osservatorio di neutrini la cui costruzione, come scritto poco sopra, è iniziata nel 2005. A parte alcuni piccoli aggiornamenti, i lavori si conclusero definitivamente nel 2010, per cui quel primo grande risultato del 2013 arrivò relativamente presto nella storia del progetto, che però era iniziata piuttosto lontano nel tempo, nel 1988, nel corso di un workshop organizzato dal CERN. In quell'occasione Halzen, insieme con John Learned, propose un contributo dal titolo abbastanza significativo, High energy neutrino detection in deep polar ice (il cui testo, consultando la scheda, non sembra disponibile).
Facciamo, ora, un salto di pochi anni, fino al 1992. In un articolo co-firmato insieme con Enrique Zas (che, come abbiamo visto ieri, collaborava all'epoca con Halzen) e Todor Stanev, Electromagnetic pulses from high-energy showers: Implications for neutrino detection, viene esaminata la possibilità di rilevare le onde radio associate con una particolare radiazione generata dal passaggio dei neutrini.
Quando i neutrini attraversano la materia, interagiscono con essa attraverso la cosiddetta interazione debole. Tale interazione cambia il "sapore" del neutrino e genera delle particelle cariche, in particolare i muoni. Questi, muovendosi in un mezzo denso, generano luce Cherenkov, con anche un contributo nelle onde radio. L'articolo del 1992 discute in particolare le onde radio così prodotte, concludendo che per quel che riguarda i neutrini galattici, le onde radio sono una fonte di rilevazione solo per fasci di neutrini con energie superiori al PeV (peta-elettronvolt).
Successivamente nel 1995 Halzen e Stanev, questa volta insieme con Thomas Gaisser, in un certo senso completano il lavoro preparando il terreno per AMANDA. In Particle astrophysics with high energy neutrinos gli autori, utilizzando simulazioni Montecarlo sviluppate a partire da lavori precedenti di Stanev, discutono più nel dettaglio gli eventi di produzione di luce Cherenkov da neutrini provenienti da fonti astronomiche, in particolare quando i neutrini interagiscono con grossi volumi di ghiaccio.
I primi risultati di AMANDA, ovvero l'Antarctic Muon and Neutrino Detector Array, arrivarono nel 1997 e vennero discussi in un articolo del 2002 insieme con Dan Hooper, High-energy neutrino astronomy: the cosmic ray connection. In particolare l'articolo mette ben in evidenza come gli eventi cosmici estremi sono in grado di accelerare le particelle a energie di molto superiori (e ancora oggi) rispetto agli accelleratori di particelle che abbiamo costruito sulla Terra. In questo contesto risulta quindi importante studiare questi flussi di particelle e, in particolare, riuscire a studiare i neutrini prodotti in questi eventi, questo perché a differenza di fotoni, elettroni, protoni e altre particelle cariche, i neutrini viaggiano dritti e con pochissime occasioni di interagire con lo spazio circostante.
In questo modo è possibile studiare con un metodo differente rispetto alle radiazioni elettromagnetiche i grandi eventi cosmici, senza dimenticare di approfondire il meccanismo dell'oscillazione dei neutrini.
Successivamente, con l'avvento di IceCube, gli strumenti di AMANDA vennero integrati dentro il nuovo esperimento, il cui primo e mediatico risultato fu quello comunicato nel 2013.

Bert ed Ernie

Bert ed Ernie dalla copertina di Sesame Street #2 della Oni Press

Tra i molti personaggi che hanno animato il mondo dei Muppet, ci sono i due pupazzi umani di Bert ed Ernie, "animati" dai loro due creatori, rispettivamente Frank Oz e Jim Henson. La coppia di personaggi, in particolare, era protagonista di Sesame Street, sempre parte dell'universo narrativo dei Muppet. Secondo Jon Stone, uno degli sceneggiatori degli show, il rapporto di amicizia tra Bert ed Ernie rifletteva quello che c'era nella vita reale tra Oz e Henson.
Fu proprio ispirato da questi due personaggi che il dottoranto Jakob van Santen propose il nickname di Bert and Ernie per identificare i primi due neutrini ultra-energetici osservati da IceCube tra il 2011 e il 2012. I due eventi erano stati osservati dai rivelatori uno con una direzione piatta e orizzontale e l'altro da una verticale, proprio come Bert, con la testa piatta, ed Ernie con la testa allungata. All'inizio, però, l'associazione era opposta rispetto a questa, perché van Santen confondeva i due personaggi uno con l'altro!
Oltre a questi due neutrini, dall'energia di oltre il PeV, IceCube osservò in quei primi anni di attività altri 28 segnali originati da neutrini nati all'esterno del Sistema Solare: un risultato che venne giustamente celebrato all'epoca e che oggi ha portato al Premio Nobel per Halzen.
Ultima curiosità prima di chiudere: anche altri neutrini ultra energetici hanno ottenuto dei soprannomi presi dai personaggi dei Muppet, come Big Bird, osservato già nel corso del 2013, o la diva Miss Piggy. In fondo il Muppet Show non era uno spettacolo "solo" per bambini!