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!

Un effetto tunnell da Nobel

Era abbastanza scontato immaginare che il Premio Nobel per la fisica 2025 sarebbe stato assegnato a una qualche applicazione sperimentale della meccanica quantistica: in fondo questo 2025 è stato dichiarato l'anno internazionale della scienza e della tecnologia quantistica. E infatti il premio di quest'anno è stato assegnato a tre fisici, John Clarke, John Martinis e Michel Devoret, che hanno lavorato a una particolare versione macroscopica di un altrettanto particolare effetto quantistico: l'effetto tunnell.

Il (non) carnevale della fisica #2

Il premio Nobel venne assegnato per la prima volta nel 1901 a seguito delle ultime disposizioni testamentarie di Alfred Nobel, chimico e filantropo nonché inventore della dinamite.
Il premio è diventato ben presto uno dei più prestigiosi al mondo e, nell'ambito della fisica, il primo a riceverlo fu lo scopritore dei raggi X, il tedesco Wilhelm Conrad Röntgen

in riconoscimento dello straordinario servizio reso per la scoperta delle importanti radiazioni che in seguito presero il suo nome

Restando nell'ambito della fisica, il primo italiano a vincere il riconoscimento è stato, nel 1909, Guglielmo Marconi, insieme con Karl Ferdinand Braun

in riconoscimento del loro contributo allo sviluppo della telegrafia senza fili

L'ultima volta che l'Italia si è affacciata sul Nobel per la fisica è stato invece nel 2002 con Riccardo Giacconi

per i contributi pionieristici all'astrofisica, che hanno portato alla scoperta di sorgenti cosmiche di raggi X

Mentre il Nobel dello scorso anno è stato un telefonatissimo riconoscimento a Peter Higgs e François Englert come conseguenza della scoperta del bosone di Higgs, quest'anno sono stati premiati i tre giapponesi che sono riusciti a sviluppare il led blu, Isamu Akasaki, Hiroshi Amano, Shuji Nakamura.
E' a loro che è dedicata la prima parte del secondo (non) carnevale della fisica:

Tesla accanto a una lampadina a fosforescenza

Iniziamo con Stefano Dalla Casa su Zanichelli Aula Scienza: Il Nobel per la fisica ai LED blu

Centinaia di esperimenti falliti dopo, e vere e proprie crisi professionali (la società aveva ordinato a Nakamura di lasciar perdere i diodi, ma questi continuò nel suo tempo libero), agli inizi degli anni Novanta il mondo ha avuto i primi LED a luce blu, spianando la strada ai LED a luce bianca e quindi alla rivoluzione dell'illuminazione che vediamo procedere sotto i nostri occhi.

Quindi Cristina Da Rold per Oggi scienza con Il Nobel per la fisica ai tre giapponesi "che hanno illuminato il mondo"

Mai come oggi il sole nascente che distingue la bandiera giapponese potrebbe essere più calzante per rappresentare il paese. Il Nobel per la fisica 2014 l’ha vinto letteralmente la luce proveniente dal Giappone, nelle persone di Isamu Akasaki, Hiroshi Amano e Shuji Nakamura, tre scienziati nipponici che si sono distinti per le loro ricerche nell'ambito dello studio della luce, in particolare "per l'invenzione di efficienti diodi emettitori di luce blu che hanno sviluppato le fonti di luce bianca luminosa e a risparmio energetico."

E infine Andrea Bersani per Scientificast con Una nuova luce che vale il Nobel

I LED esistono da oltre cinquant'anni: un LED è un piccolo dispositivo a semiconduttore che, quando è attraversato da corrente, emette luce ad una precisa lunghezza d’onda (e quindi di un determinato colore). Era stato relativamente semplice creare LED che emettessero luce rossa, poi verde, ma il blu era più difficile da ottenere. L'importanza di completare il terzetto, però, era fondamentale: l'occhio umano recepisce luci rosse, verdi e blu, per cui, con tre LED di questi colori si può produrre una luce tale da sembrare "naturale" per l’uomo.

Manca un poco di blu

Illustrazione realizzata con SketchBookX

Una delle prime classificazioni che si apprendono quando si inizia a studiare il comportamento della materia di fronte all'elettricità è quella tra conduttori e isolanti: un conduttore è un materiale che permette facilmente il passaggio delle cariche elettriche, un isolante, invece, lo impedisce (o lo rende difficoltoso). E' possibile caratterizzare questi due generi di materiali attraverso le caratteristiche fisiche degli atomi che li compongono. Sappiamo, infatti, che un atomo è caratterizzato dall'avere un nucleo positivo con intorno nuvole di elettroni che ruotano intorno ad esso: a caratterizzare un materiale è proprio il comportamento degli elettroni più esterni, quelli della "banda" esterna. Le bande energetiche di ogni atomo sono, d'altra parte, caratterizzate da proprietà specifiche: esistono infatti le bande di valenza, dove si trovano gli elettroni utilizzati nei legami chimici, e le bande di conduzione, dove si trovano gli elettroni liberi di muoversi, i "cani sciolti" dell'atomo, utilizzati per i legami ionici. E', spero, semplice allora caratterizzare un materiale conduttore come quello i cui atomi presentano elettroni sia nella banda di valenza, sia in quella di conduzione, mentre un materiale isolante è caratterizzato dall'avere piena solo la banda di valenza.
Ora, nella teoria delle bande, la probabilità che un elettrone occupi una data banda è data dalla distribuzione di Fermi-Dirac: questo vuol dire che esiste comunque una probabilità non nulla che in un isolante un elettrone di valenza venga promosso a elettrone di conduzione, ma è estremamente bassa a causa della grande differenza energetica tra i due livelli. Esiste, inoltre, un livello energetico detto livello di Fermi che, mentre nei conduttori si trova all'interno della banda di conduzione, negli isolanti si trova tra le due bande, di conduzione e valenza, permettendo a un elettrone di valenza di saltare più facilmente nella banda di conduzione.

Ritratti: Carlo Rubbia

Il modo migliore per aspettare il #Nobel per la #Fisica 2014

In quel giorno di 30 anni fa (stiamo parlando della seconda settimana di ottobre del 1984) ero, quasi sicuramente, a scuola. Sarà stata la terza elementare e ancora la fisica non era una mia passione. Certo iniziavo bene: quando la maestra chiese cos'era lo spazio, io pensai immediatamente all'universo, ma la domanda non era riferita a quello "spazio", ma a un altro, quello di tipo geometrico. Però non è su quei ricordi che bisogna indulgere, ma su una foto particolare, quella in cui Carlo Rubbia e Simon van der Meer, con due calici, presumibilmente di vino, in mano festeggiano l'annuncio del Nobel per la Fisica

per i loro decisivi contributi al grande progetto che ha guidato la scoperta delle particelle di campo $W$ e $Z$, mediatori dell'interazione debole

La storia di questo Nobel, però, inizia 8 anni prima, nel 1976. In quell'anno, infatti, inizia a operare SPS, il sincrotrone a protoni del CERN originariamente progettato per accelerare le particelle fino a un'energia di 300 GeV.

Quello stesso anno David Cline, Carlo Rubbia e Peter McIntyre proposero di trasformare l'SPS in un collisore di protoni-antiprotoni, con i fasci di protoni e antiprotoni che ruotavano uno opposto all'altro nello stesso tubo per collidere frontalmente. Questo avrebbe permesso energie nel centro di massa in un intervallo tra i 500 e i 700 GeV.⁽¹⁾

D'altra parte gli antiprotoni vanno in qualche modo raccolti. Il fascio corrispondente venne allora

(...) statisticamente raffreddato nell'accumulatore di antiprotoni a 3.5 GeV, ed è qui che l'esperienza di Simon Van der Meer e collaboratori gioca un ruolo decisivo.⁽¹⁾

Il Nobel delle supernove

La prima osservazione di una supernova è datata 1572. L'astronomo a compierla fu Tycho Brahe, uno che di osservazioni del cielo se ne intendeva. E considerando che molte di queste erano fatte a occhio nudo, i risultati raggiunti avevano un che di incredibile. Galileo, invece, grazie al telescopio, diede l'inizio della rivoluzione astronomica con l'osservazione della supernova del 1604:

(...) che causò una maggiore eccitazione rispetto a quella di Tycho poiché la sua comparsa coincise con la così detta Grande Congiunzione o l'allineamento di Giove, Marte e Saturno.⁽¹⁾

La scoperta di Galileo fu rivoluzionaria per una ragione molto importante:

Le osservazioni di Galileo e quelle fatte nel resto dell'Italia e dell'Europa settentrionale indicarono che essa era oltrela Luna, nella regione dove la nuova stella del 1572 era comparsa. L'apparizione di un nuovo corpo oltreil sistema Terra-Luna aveva sfidato la credenza tradizionale, incarnata dalla Cosmologia di Aristotele, che la materia dei pianeti fosse inalterabile e che nulla di nuovo poteva accadere nei cieli.⁽¹⁾

Riguardo la nuovastella, poi

Galileo stabilisce che [essa] era inizialmente piccola ma crebbe rapidamente in dimensioni tanto da sembrare più grande di tutte le stelle e di tutti i pianeti ad eccezione di Venere.⁽¹⁾

Possiamo confrontare questa osservazione con le definizioni moderne:

Le novae sono il risultato delle esplosioni superficiali delle nane bianche, causate dalla caduta sulla sua superficie di materia proveniente dall'atmosfera di una compagna più grande. Una supernova è una stella che improvvisamente aumenta drammaticamente la luminosità, quindi si affievolisce di nuovo, finanche a scomparire alla vista, ma è molto più brillante, circa diecimila volte, di una nova.⁽¹⁾

Questi eventi drammatici diventano ben presto un ottimo strumento per osservare l'espansione dell'universo:

Le supernovae di tipo Ia sono strumenti empirici la cui precisione e luminosità intrinseca le rendono prove sensibili dell'espansione cosmologica.⁽⁵⁾

E proprio osservando una serie di supernove che il gruppo di Brian Schmidt (1967) e Adam Riess (1969) nel 1998⁽³⁾ e quello di Saul Perlmutter (1959) nel 1999⁽⁴⁾ scoprirono un'importante osservazione cosmologica: l'universo sta accelerando!