“Siamo in molti in questa stanza. Eppure, i neutrini presenti sono molti di più”. Con questa boutade l’Accademia Reale Svedese delle Scienze ha annunciato il vincitore del Premio Nobel per la Fisica 2026, appena assegnato a Francis Halzen, astrofisico alla University of Wisconsin-Madison, negli Stati Uniti, “per i suoi contributi decisivi all’osservatorio IceCube Neutrino e per la scoperta di neutrini ad alta energia di origine astrofisica”. La motivazione sancisce il trionfo assoluto di un’impresa scientifica che ha trasformato per sempre l’osservazione spaziale, grazie alla costruzione di IceCube un laboratorio delle dimensioni di un chilometro cubo di ghiaccio al Polo Sud. In qualità di principal investigator, Halzen ha coordinato il lavoro di una fitta collaborazione internazionale, composta da circa 450 ingegneri e ricercatori distribuiti in 58 istituzioni di 14 nazioni differenti, fornendo all’umanità uno strumento rivoluzionario per rintracciare radiazioni generate nei processi cosmici più turbolenti. Il telescopio IceCube svincola l’astronomia dai classici limiti dello spettro elettromagnetico, permettendoci di indagare i grandi misteri dell’universo attraverso particelle antiche, incorruttibili ed elusivamente preziose.
Cacciatori e prede
I neutrini sono le particelle note di gran lunga più inafferrabili ed elusive dell’universo: essendo privi di carica elettrica e dotati di una massa quasi inesistente, interagiscono solo tramite la forza debole e la gravità, attraversando pianeti, stelle, galassie (ed esseri umani) senza farsi percepire e senza subire assorbimenti: basti pensare, per esempio, che ben 65 miliardi di neutrini generati dalle reazioni nucleari del nostro Sole attraversano la superficie dell’unghia del nostro dito mignolo in un singolo secondo. Eppure, l’obiettivo accademico di Francis Halzen, nato in Belgio nella cittadina di Tienen nel 1944, era rivolto a catturare neutrini ancora più rari, lontani ed energetici. Nelle remote vastità spaziali, l’universo è infatti solcato da raggi cosmici primari in grado di accelerare protoni a energie strabilianti, fino a 1020 elettronvolt, surclassando di oltre un milione di volte le energie ottenibili nel Large Hadron Collider del Cern, l’acceleratore di particelle più potente al mondo. Quando questi flussi cosmici ultra-energetici incrociano nubi di gas, polvere o densi campi di radiazione, l’interazione adronica porta alla nascita di pioni carichi; questi ultimi, decadendo a loro volta in muoni ed elettroni, riversano nello spazio neutrini altamente carichi di energia. Mentre i fotoni rischiano di disperdersi e i protoni carichi finiscono irrimediabilmente smarriti o incurvati dai caotici campi magnetici intergalattici, i neutrini viaggiano perfettamente in linea retta, sfidando senza deviazioni l’intero cosmo proprio in virtù della loro “imperturbabilità”: Halzen intuì che catturare queste particelle inviolate e calcolarne il vettore di arrivo avrebbe significato poter tracciare, localizzare e studiare direttamente i più potenti acceleratori di particelle celesti.
L’osservatorio estremo e i lampi Cherenkov
Isolare i neutrini, per le ragioni che abbiamo appena esposto, non è stato facile. Per farlo, è stato necessario allestire un enorme “bersaglio” che aumentasse le minime probabilità teoriche di un’interazione inelastica profonda tra un neutrino e un nucleo atomico. E qui arriva il contributo di Halzen, che ha escogitato e promosso un approccio fondato sull’impiego del ghiaccio profondo del Polo Sud, precisamente nei pressi della base Amundsen-Scott, la cui banchisa solida forniva eccezionali vantaggi tattici: oscurità totale, assenza di bioluminescenza marina, stabilità geologica e bassissimi livelli di radioattività naturale. Tra il 2005 e il 2011, utilizzando sofisticate trivelle ad acqua calda pressurizzata, sono stati fusi pozzi profondi oltre due chilometri nei quali calare 86 cavi verticali. Alle profondità comprese tra 1.450 e 2.450 metri, all’interno del nucleo più puro del ghiaccio antartico, sono stati fissati definitivamente 5.160 sensori ottici (moduli digitali dotati di tubi fotomoltiplicatori) a formare un reticolo tridimensionale da un chilometro cubo di volume e un miliardo di tonnellate di massa. La rivelazione dei neutrini si fonda sulla cosiddetta emissione Cherenkov: qualora un neutrino interagisca spaccando un nucleo atomico nel ghiaccio, sprigiona un getto di particelle cariche secondarie, come sciami adronici o muoni iperveloci, che viaggiando nel ghiaccio rigido a una velocità superiore a quella della luce consentita in quello specifico mezzo dielettrico, scatenano un fronte d’onda luminoso, un tenue “boom ottico” di radiazione ultravioletto-bluastra. I moduli fotomoltiplicatori registrano istantaneamente l’arrivo dei singoli fotoni, permettendo ai computer di ricostruire l’energia depositata e distinguere le diverse tipologie di interazione, tracciando la retta direzionale assoluta d’origine del neutrino incriminato ed escludendo il rumore di fondo causato dai raggi cosmici atmosferici.
La nascita dell’astronomia multi-messaggero
Il completamento di IceCube scaturisce da lunghe lezioni storiche e dai complessi ostacoli superati dai progetti pionieristici. Negli anni ’90, la comunità scientifica incassò il fallimento del progetto oceanico hawaiiano DUMAND, fermato da insormontabili guasti tecnici marini. Ispirato dai concetti sviluppati da John G. Learned, Halzen presentò nel 1988 l’alternativa glaciale, che si concretizzò prima nel telescopio groenlandese e poi nell’array precursore AMANDA al Polo Sud. Sebbene i primi test fossero stati funestati da una forte opacità ottica (causata da antiche bollicine d’aria intrappolate nel ghiaccio a 1.000 metri di profondità che deviavano i fotoni), i glaciologi scoprirono che superando la quota dei 1.400 metri l’immensa pressione purificava il ghiaccio, rendendolo trasparente e consentendo ai lampi di viaggiare indisturbati anche per 300 metri. Lavorando con un’ininterrotta operatività annua stratosferica (oltre il 99%), IceCube ha ripagato le visionarie speranze di Halzen: nel 2013 la collaborazione ha confermato e annunciato la cattura storica dei primi neutrini extrasolari con un’energia superiore al petaelettronvolt, e a marzo 2026 sono stati resi pubblici i dati di un neutrino muonico, registrato nel 2019, accreditato a un picco energetico di 11,4 petaelettronvolt. Ma non solo: IceCube ha anche rintracciato segnali neutrinici provenienti dal gas interstellare della nostra Via Lattea e, tracciando a ritroso le collisioni celesti, ha identificato le emissioni provenienti dal nucleo oscurato di lontani buchi neri, catturando ben 79 neutrini giunti tra gli emisferi dall’interno della galassia attiva NGC 1068 (Messier 77).
L’eccellenza italiana e il “Nobel mancato” a Gianpaolo Bellini
Mentre IceCube spingeva lo sguardo verso le profondità del cosmo extragalattico per intercettare i neutrini più violenti, la fisica astroparticellare perdeva quest’estate uno dei suoi padri fondatori in un settore di indagine parallelo, incentrato sullo studio dei neutrini stellari e terrestri. Il 12 agosto 2026, all’età di 91 anni, si è spento nella sua casa di Foresto Sparso (Bergamo) Gianpaolo Bellini, fisico di fama internazionale, professore ordinario all’Università degli Studi di Milano e scienziato emerito dell’Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Infn). Insieme a Frank Calaprice e Raju Raghavan, Bellini è stato il grande ideatore e il motore dell’esperimento Borexino, l’infrastruttura d’avanguardia ospitata nei Laboratori Nazionali del Gran Sasso che egli stesso ha guidato per oltre vent’anni. Sotto la direzione di Bellini, Borexino ha segnato pietre miliari per la comprensione dell’universo: ha misurato con precisione assoluta i neutrini emessi dalle principali reazioni nucleari nel nucleo del Sole e ha ottenuto la primissima osservazione diretta dei neutrini prodotti dal ciclo Cno, un passo fondamentale per comprendere in modo diretto i complessi processi di fusione che alimentano le stelle più massicce dell’universo. Inoltre, Borexino è stato il primo esperimento della storia a rivelare i geoneutrini, aprendo una finestra inedita e cruciale sui processi di decadimento radioattivo e di produzione di calore che avvengono nel centro inaccessibile della Terra. Grazie a questi risultati, inseriti dall’Institute of Physics britannico tra i “Top Ten Breakthroughs” dell’anno nel 2014 e nel 2020, l’Italia e i laboratori del Gran Sasso si sono imposti stabilmente come eccellenza mondiale indiscussa nella ricerca astroparticellare. Come ha ricordato il presidente dell’Infn Antonio Zoccoli, per questi studi così rivoluzionari Bellini “avrebbe sicuramente meritato che la sua carriera fosse coronata dal Premio Nobel”.
