Explicador: ¿Qué son los neutrinos, las “partículas fantasma” del Nobel de Física 2026?

El Premio Nobel de Física 2026 fue otorgado este 6 de octubre a Francis Halzen por sus contribuciones al Observatorio de Neutrinos IceCube y al descubrimiento de neutrinos de alta energía de origen astrofísico. “El premio de este año trata sobre mensajeros fantasmales procedentes del espacio”, explicó Ellen Moons, secretaria general de la Real Academia Sueca de Ciencias.

Esos “fantasmas” son partículas subatómicas llamadas neutrinos. No tienen carga eléctrica, poseen una masa extremadamente pequeña y casi nunca interactúan con la materia. Por eso pueden atravesar nuestro cuerpo, la Tierra y enormes distancias en el espacio prácticamente sin dejar rastro. Esa característica hace muy difícil detectarlos, pero también los convierte en mensajeros capaces de transportar información sobre algunos de los fenómenos más extremos del universo.

Para dimensionar qué tan comunes y escurridizos son, basta un ejemplo de la Real Academia Sueca de Ciencias: cada segundo, unos 65,000 millones de neutrinos procedentes del Sol atraviesan la uña de nuestro dedo meñique sin que lo notemos.

¿Por qué los neutrinos son tan difíciles de detectar?

La mayoría de los neutrinos que encuentran materia simplemente siguen su camino. Pueden atravesar planetas enteros porque, a diferencia de otras partículas, es muy poco probable que choquen con un núcleo atómico.

El problema para los científicos es precisamente ese, pues para detectar algo necesitan que deje alguna señal.

En ocasiones muy raras, un neutrino sí interactúa con un núcleo. Ese encuentro puede generar partículas cargadas que producen un destello de luz al desplazarse por un medio transparente como el agua o el hielo. Los científicos no observan directamente al neutrino, sino la luz producida como consecuencia de esa interacción.

De ahí surge una aparente contradicción, ya que la misma propiedad que hace valiosos a los neutrinos para estudiar el universo —su capacidad para atravesar materia casi sin alterarse— también los hace extraordinariamente difíciles de encontrar.

¿De dónde vienen los neutrinos que llegan a la Tierra?

Los neutrinos pueden tener distintos orígenes. El Sol produce enormes cantidades, y también se generan cuando los rayos cósmicos chocan con la atmósfera terrestre. Incluso pueden producirse en procesos radiactivos.

Pero los que están detrás del Nobel de Física 2026 son diferentes. Se trata de neutrinos de muy alta energía que llegan desde el cosmos y pueden estar relacionados con lugares donde las partículas son aceleradas a energías extremas.

Durante décadas, uno de los grandes problemas ha sido determinar dónde se originan los rayos cósmicos de mayor energía. Estas partículas, principalmente protones y núcleos atómicos, tienen carga eléctrica, por lo que los campos magnéticos del espacio desvían su trayectoria. Cuando llegan a la Tierra ya no apuntan necesariamente hacia el lugar donde nacieron.

Los neutrinos no tienen ese problema. Como carecen de carga eléctrica, los campos magnéticos no modifican su trayectoria. Pueden recorrer enormes distancias prácticamente en línea recta desde su origen.

¿Cómo puede un “cubo de hielo” detectar una partícula fantasma?

La solución impulsada por Halzen fue utilizar el hielo de la Antártida como una gigantesca trampa para detectar las pocas ocasiones en las que un neutrino interactúa con la materia.

“Este Premio Nobel tiene que ver con un cubo de hielo gigante situado en el Polo Sur de nuestro planeta. El cubo de hielo permite la detección de neutrinos”, explicó Eva Olsson, integrante del Comité Nobel de Física, durante el anuncio del premio.

Ese lugar es llamado IceCube, un observatorio que utiliza aproximadamente un kilómetro cúbico de hielo y cuenta con 5,160 sensores de luz distribuidos en 86 cables enterrados a profundidades de entre unos 1,450 y 2,450 metros.

La inmensa mayoría de los neutrinos atraviesa IceCube sin dejar señal. Pero cuando uno de ellos interactúa con un núcleo atómico del hielo puede generar partículas cargadas que producen un destello. Los sensores registran esa luz y los investigadores utilizan la información para reconstruir lo ocurrido.

Halzen ha comparado estos sensores con un “foco al revés”, pues en lugar de transformar electricidad en luz, capturan luz y la convierten en una señal eléctrica que puede ser analizada.

¿Por qué IceCube está enterrado bajo el hielo del Polo Sur?

Para encontrar neutrinos tan escurridizos no basta con un detector pequeño. Como la posibilidad de que interactúen con la materia es muy baja, se necesita observar un volumen enorme para aumentar las oportunidades de registrar alguna de esas colisiones.

El hielo antártico ofrecía otra ventaja. A suficiente profundidad es muy transparente y permanece en oscuridad constante, lo que permite captar los débiles destellos producidos por este tipo de interacciones.

Los primeros experimentos encontraron un problema, ya que en las capas superiores había burbujas que dispersaban la luz y dificultaban reconstruir la trayectoria de las partículas. Más abajo, sin embargo, los investigadores encontraron hielo mucho más puro y transparente.

Así surgió IceCube. El observatorio alcanzó su tamaño completo en 2011 y convirtió una enorme porción del hielo antártico en parte del propio instrumento científico.

¿Qué pueden revelar los neutrinos que otros “mensajeros” del universo no pueden?

Los astrónomos estudian el universo a través de distintos mensajeros. Cada uno tiene ventajas y limitaciones.

Los rayos cósmicos pueden alcanzar energías extraordinarias, pero su carga eléctrica hace que los campos magnéticos desvíen su trayectoria. Los rayos gamma viajan en línea recta, pero pueden ser absorbidos por materia o perder energía durante su recorrido.

Los neutrinos pueden escapar de regiones densas y atravesar materia y radiación sin ser desviados. Al conservar prácticamente intacta la información sobre la dirección desde la que llegaron, pueden ayudar a rastrear los lugares donde fueron producidos.

Eso permite utilizarlos para estudiar fenómenos que pueden permanecer ocultos para otras formas de observación, como los entornos de galaxias activas y otros sitios donde las partículas alcanzan energías extremas.

IceCube aportó la evidencia de que neutrinos de alta energía llegan desde fuentes astrofísicas. En 2013, el equipo reportó la primera evidencia de estos neutrinos y, con más datos, estableció posteriormente su origen cósmico.

El objetivo ahora es avanzar de saber que esos “mensajeros fantasma” llegan desde el universo a identificar con mayor precisión de dónde viene cada uno. IceCube ya ha encontrado posibles fuentes y ha detectado neutrinos de alta energía procedentes de nuestra propia galaxia.

La paradoja que hizo tan difícil encontrarlos es también lo que los vuelve útiles, precisamente porque casi nada los detiene o desvía, los neutrinos pueden traer hasta la Tierra información de lugares del universo que serían difíciles de observar de otra manera.