L’Accademia Reale Svedese delle Scienze ha assegnato il Premio Nobel per la Fisica 2026 a Francis Halzen, professore alla University of Wisconsin-Madison, “per i suoi contributi decisivi all’osservatorio IceCube Neutrino e per la scoperta di neutrini ad alta energia di origine astrofisica”. Come abbiamo raccontato, Halzen è stato il pioniere e il principal investigator di IceCube, un enorme rivelatore grande un chilometro cubo situato nelle profondità del ghiaccio del Polo Sud. Grazie a questo strumento estremo, la collaborazione internazionale da lui guidata ha permesso di catturare i neutrini cosmici, particelle inafferrabili che ci portano informazioni intatte dai processi più violenti e turbolenti dell’universo. Per una fortunata coincidenza – che tanto coincidenza non è, come vedremo a breve – al momento dell’annuncio del premio Halzen si trovava a Torino, in occasione di una riunione dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn): lo abbiamo incontrato per farci raccontare quali ostacoli ha dovuto superare all’inizio dell’impresa, cosa manca ancora per comprendere i segnali catturati, quale sarà il futuro dell’astronomia multi-messaggero e qual è il legame con l’Italia.
All’inizio della sua “caccia” ai neutrini ha dovuto affrontare un notevole scetticismo, specialmente quando le proprietà ottiche iniziali del ghiaccio sembravano giocare a vostro sfavore. Cosa l’ha mantenuta fermamente convinto che un chilometro cubo di ghiaccio fosse la strada giusta?
Il problema iniziale degli esperimenti è stato scoprire bolle nel ghiaccio quando abbiamo provato a costruire un rivelatore a un chilometro di profondità. Tuttavia, indagando, ci siamo accorti che queste bolle scomparivano a circa 1,4 chilometri: ora sappiamo esattamente dove finiscono. Inoltre, abbiamo scoperto che il ghiaccio possedeva un’enorme lunghezza di assorbimento per la luce blu. Una volta eliminate le bolle scendendo più in profondità con le stringhe di sensori, avevamo la certezza di aver trovato un mezzo estremamente trasparente, sufficientemente buono per rilevare i neutrini. Quindi sì, c’è stata una battuta d’arresto, ma analizzandola abbiamo fatto la scoperta che il ghiaccio era limpidissimo, fatta eccezione per la diffusione causata dalle bolle.
IceCube ha ormai registrato in modo definitivo neutrini super energetici, confermandone l’origine extragalattica. Dal punto di vista teorico, qual è l’anomalia più sorprendente o il tassello mancante nei dati attuali che i nostri modelli faticano ancora a spiegare?
Credo che la grande sorpresa per noi sia osservare neutrini con un’energia oltre un milione di volte superiore a quelli che studiamo con alta statistica al Fermilab, sui quali è stato sviluppato il Modello Standard di quark e leptoni. Noi studiamo neutrini con energie dieci milioni di volte superiori, e persino oltre, come nel caso dell’evento registrato da KM3NeT. Eppure, per quanto ne sappiamo, tutto ciò che riguarda questi neutrini e il rivelatore risponde ancora alle regole del Modello Standard. Questa è una benedizione, perché ci permette di fare astronomia senza complicazioni legate alla fisica dei neutrini, ma è anche una parziale delusione per i fisici delle particelle: sappiamo che i neutrini non seguono le regole del Modello Standard perché possiedono una massa. Il sogno di chiunque faccia esperimenti sui neutrini oggi è scoprire la nuova fisica responsabile di queste masse.
IceCube ha trasformato un ambiente estremo in un rivelatore rivoluzionario. Guardando al futuro di IceCube-Gen2 e oltre, qual è la prossima frontiera impossibile o la tecnologia che guiderà il nuovo salto nell’astronomia multi-messaggero?
Purtroppo, in un certo senso, la tecnologia deve fare grandi progressi, ma i metodi di base con cui facciamo astronomia neutrinica rimangono invariati. Si tratta semplicemente di costruire volumi sempre più grandi con tubi fotomoltiplicatori, che sono una tecnologia risalente alla Seconda guerra mondiale. Nessuno, finora, ha avuto un’idea migliore. I rivelatori radio funzionano solo a energie più elevate e gli eventi tendono a essere pochissimi. Dobbiamo semplicemente continuare con la forza bruta. Ed è ciò che fanno tutti i progetti attualmente in fase di progettazione e ricerca: utilizzano fondamentalmente la stessa tecnologia che adotta anche KM3NeT nel Mediterraneo.
Attualmente si trova in Italia in qualità di membro di un comitato dell’Infn. Qual è il ruolo dell’Italia negli esperimenti sui neutrini?
L’Italia ha sempre avuto un ruolo chiave non solo nella fisica dei neutrini, ma nella fisica delle particelle in generale, grazie a quella splendida organizzazione che avete: l’Infn. Devo ammettere che, sia quando ero in Belgio, in Svizzera o negli Stati Uniti, ho sempre guardato con invidia alle possibilità di finanziamento e di supporto dei fisici italiani. E questo ha dato i suoi frutti. Per quanto riguarda la fisica dei neutrini, il progetto di punta dell’Infn oggi immagino sia KM3NeT, che raccoglierà la sfida di costruire in acqua un rivelatore con le capacità di IceCube, o forse persino superiori. Ma l’Italia ha tradizionalmente partecipato, e partecipa tuttora, a molti altri importanti progetti sui neutrini in tutto il mondo. Non lo dico tanto per dire, per l’occasione: è ovvio, e ha ripagato. L’Italia occupa un posto speciale nella fisica delle particelle, non solo in quella dei neutrini, e vorrei davvero che negli Stati Uniti avessimo l’Infn.
