Nella sua ricerca sui neutrini c’è qualcosa che va ben oltre i suoi esiti, pur straordinari. C’è il prometeico ardimento, da sempre insito nella fisica, di superare il confine dell’immaginabile attraverso gli strumenti più impensati e di fare così della materia che ci sta sotto il naso una protesi sensoriale, capace di penetrare i segreti più riposti del nostro universo.
Il grande filosofo olandese Baruch Spinoza sosteneva che la mente umana può conoscere molte cose perché il corpo umano può fare molte cose: tesi piuttosto bizzarra, se si pensa alla limitatezza del nostro apparato sensoriale. Eppure, il Nobel per la fisica 2026 abbraccia e avalla questa audace dottrina: il fisico belga Francis Halzen, di stanza presso l’Università del Wisconsin-Madison, è risultato vincitore per aver proposto per primo, nel 1988, di sfruttare il ghiaccio dell’Antartico per studiare alcune tra le particelle più elusive dell’intero universo.
Queste sfuggenti particelle si chiamano neutrini. Non hanno carica elettrica e interagiscono assai debolmente con la materia: migliaia di miliardi di esse ci attraversano ogni secondo senza che ce ne accorgiamo.
Wolfgang Pauli
La loro storia risale al 1930, quando il fisico austriaco Wolfgang Pauli ne ipotizzò l’esistenza per spiegare il decadimento beta, ossia il processo con cui certi nuclei atomici si trasformano emettendo un elettrone, nel quale ogni volta si riscontra un ammanco di energia: una parte di essa sembra svanire nel nulla.
Eppure, Pauli stesso finì per dubitare della propria ipotesi: aveva introdotto una particella la cui rilevazione era al tempo considerata impossibile. Ci vollero ventisei anni per smentire un tale pessimismo. Nel 1956 gli americani Clyde Cowan e Frederick Reines riuscirono a confermare l’esistenza dei neutrini per tramite delle particelle prodotte da un reattore nucleare. Oggi sappiamo che ne esistono tre tipi, muonico, elettronico e tauonico, e che ciascuno di essi, quando è in viaggio, può trasformarsi da un tipo all’altro.
Se è vero che i neutrini sanno ben nascondersi, proprio questa loro peculiarità, però, ne fa strumenti preziosi per studiare l’universo: la loro capacità di percorrere lo spazio cosmico quasi senza interagire con la materia li rende messaggeri straordinariamente affidabili, capaci di portarci notizie altrimenti inaccessibili su fenomeni astrofisici come le reazioni di fusione nucleare all’interno del Sole e delle altre stelle, o le esplosioni delle supernovae.
Ma l’intuizione di Halzen ha spinto l’astronomia dei neutrini molto più in là, fino alle galassie remote in cui nascono le particelle più energetiche dell’universo, consentendo così una portentosa estensione del nostro apparato sensoriale e, con esso, delle nostre capacità conoscitive.
Sfruttare il Polo Sud
Nel 1988, in un articolo intitolato High-Energy Neutrino Detection in Deep Polar Ice, firmato assieme a John G. Learned, Halzen propose di sfruttare la calotta glaciale del Polo Sud quale immenso apparato sperimentale in grado di intercettare e rilevare neutrini ad altissima energia. Nella loro ipotesi, la realizzazione di un simile progetto avrebbe consentito l’analisi di entità astrofisiche straordinarie, come i nuclei galattici attivi alimentati da buchi neri supermassicci, fucine essenziali per la fisica fondamentale e ritenuti sorgenti proprio di tali neutrini.
La proposta di Halzen e Learned trovò il suo compimento nell’osservatorio IceCube, completato nel dicembre 2010 e messo in funzione nel 2011. Già nel 2013, quest’ultimo poteva vantare la rilevazione di ventotto eventi ad altissima energia, la prima solida evidenza di neutrini di origine cosmica. Benché tale numero possa sembrare esiguo, considerati i circa sessanta miliardi di neutrini provenienti dal Sole che al secondo attraversano ogni centimetro quadrato della Terra, esso risulta invero molto significativo.
Se i neutrini perlopiù non lasciano tracce, di tanto in tanto, però, uno di essi può urtare un nucleo atomico del ghiaccio antartico. Dall’urto nasce una particella carica che prosegue quasi nella stessa direzione a una velocità superiore a quella che la luce può raggiungere nel ghiaccio, e nel farlo emette un debole bagliore azzurro, l’equivalente luminoso del boato di un aereo che supera la barriera del suono. Questi sono alcuni dei lampi registrati dai sensori di IceCube, che rendono i neutrini mappabili, consentendo di determinarne la direzione di provenienza e l’energia. Le collisioni, dacché rarissime, rendono necessario un volume di ghiaccio sterminato per osservarne anche solo una manciata.
Un invito
Ma in questa ricerca c’è di più – qualcosa che va ben oltre i suoi esiti, pur straordinari. C’è il prometeico ardimento, da sempre insito nella fisica, di superare il confine dell’immaginabile attraverso gli strumenti più impensati e di fare così della materia che ci sta sotto il naso una protesi sensoriale, capace di penetrare i segreti più riposti del nostro universo.
Halzen, con quel poco di ghiaccio che sta laggiù ai piedi del mondo, ha fotografato nel dettaglio quella particella fantasma che persino un genio come Pauli credeva destinata a rimanere oggetto di una mera ipotesi. Quello del comitato Nobel è allora un invito, certo molto temerario, a investire su idee inverosimili ma forti, impossibili al momento da tradurre in utili finanziari, ma capaci un giorno di rivelarci entità e fenomeni la cui esistenza al momento non ha neppure lo statuto di un sospetto.
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