Francis Halzen ha gettato le basi per un tipo di astronomia completamente nuovo. La sua idea era quella di utilizzare il ghiaccio glaciale del Polo Sud per catturare le elusive particelle chiamate neutrini. Il risultato è stato l'Osservatorio di Neutrini IceCube, in grado di tracciare i neutrini provenienti dal cosmo più distante.
Halzen, nato a Tienen, in Belgio, nel 1944, è Professore Ordinario presso l'Università del Wisconsin-Madison e Principal Investigator dell'Osservatorio di neutrini IceCube presso la stazione Amundsen-Scott South Pole in Antartide, il più grande rivelatore di neutrini al mondo, operativo dal 2010.
Cresciuto in Belgio, Halzen si è laureato in Fisica all'Università di Lovanio nel 1966. Tra il 1969 e il 1971 ha lavorato come collaboratore scientifico al Cern. Dal 1972 è professore alla University of Wisconsin-Madison e Principal Investigator dei progetti Amanda e IceCube.
Con il rivelatore IceCube ha osservato neutrini ad alta energia (circa 100 volte più energetici delle particelle accelerate nella macchina più potente del mondo, l'LHC al CERN) da sorgenti non identificate al di fuori della Galassia. L'Osservatorio Neutrini IceCube ideato da Halzen traccia i neutrini che hanno origine nel cosmo distante, spiega l'Accademia svedese che ha conferito il Nobel allo studioso belga.
"Le interazioni dei neutrini che vengono continuamente raccolte da IceCube forniranno ai ricercatori nuove conoscenze sugli ambienti violenti in cui i neutrini ad alta energia possono essere creati – e potrebbero persino rivelare fenomeni cosmici precedentemente sconosciuti".
Halzen ha gettato le basi per una nuova forma di astronomia, basata non sulla luce ma sui neutrini provenienti dagli ambienti più energetici dell’Universo. L’intuizione che ha portato al Nobel risale al 1988.
Halzen propose di utilizzare il ghiaccio del Polo Sud come gigantesco rivelatore per intercettare le tracce dei neutrini cosmici. Il risultato di quella visione è IceCube, un osservatorio che utilizza un intero chilometro cubo di ghiaccio antartico equipaggiato con sensori luminosi. I neutrini sono particelle estremamente difficili da intercettare. Attraversano continuamente la Terra e anche il corpo umano quasi senza interagire con la materia. Solo molto raramente un neutrino collide con un nucleo atomico.
Quando questo avviene nel ghiaccio, l’interazione produce un segnale luminoso che può essere rilevato dai sensori di IceCube. Per osservare un numero sufficiente di questi eventi è necessario controllare un volume enorme di materia. Il ghiaccio del Polo Sud offre condizioni particolarmente favorevoli perché è privo di diverse fonti di interferenza e si trova in un’area geologicamente stabile.
Dopo i primi test condotti negli anni successivi alla proposta di Halzen, IceCube è stato progressivamente costruito fino al suo completamento nel 2011. Poco dopo, il rivelatore ha iniziato a registrare neutrini ad altissima energia e, negli anni successivi, i ricercatori hanno potuto dimostrare che alcune di queste particelle dovevano provenire da sorgenti situate molto al di fuori dal Sistema solare.
Si è aperta così la ricerca delle sorgenti cosmiche dei neutrini. L’Universo contiene acceleratori naturali capaci di produrre particelle con energie fino a un milione di volte superiori a quelle raggiungibili negli acceleratori costruiti sulla Terra. Comprendere che cosa siano queste sorgenti, dove si trovino e quali processi fisici avvengano al loro interno rappresenta uno dei grandi problemi dell’astrofisica.
I neutrini costituiscono messaggeri particolarmente preziosi perché, a differenza di altre particelle, possono raggiungere la Terra senza cambiare direzione o perdere energia. Conservano quindi informazioni sulle regioni nelle quali sono stati prodotti che possono essere difficili o impossibili da ottenere in altri modi.
“Francis Halzen ha guidato un team internazionale di ricercatori e ingegneri che ci ha fornito uno strumento fantastico. La sua tenacia e la sua visione scientifica hanno aperto la strada a un nuovo tipo di astronomia”, afferma Mark Pearce, presidente del Comitato Nobel per la Fisica. IceCube continua a registrare le interazioni dei neutrini nel ghiaccio antartico. Secondo l’Accademia svedese, queste osservazioni potranno fornire nuove conoscenze sugli ambienti estremi nei quali vengono prodotti neutrini ad alta energia e potrebbero persino rivelare fenomeni cosmici finora sconosciuti.