Francis Halzen

Francis Louis Halzen nació en Tienen, Bélgica, el 23 de marzo de 1944. Físico especializado en física de partículas y astrofísica, dedicó buena parte de su carrera a convertir una idea considerada durante años extremadamente difícil en un instrumento científico operativo: utilizar el hielo profundo de la Antártida para detectar neutrinos procedentes del cosmos. Su liderazgo impulsó el Observatorio de Neutrinos IceCube, que abrió una nueva forma de estudiar el universo mediante partículas capaces de atravesar enormes cantidades de materia casi sin alterarse. En 2026 recibió en solitario el Premio Nobel de Física por sus contribuciones a la detección de neutrinos astrofísicos de alta energía.

Formación y física de partículas

Estudió Física en la Universidad Católica de Lovaina, donde obtuvo su licenciatura en 1966 y el doctorado en 1969 con una investigación sobre simetrías rotas en física de hadrones. Entre 1969 y 1971 trabajó como scientific associate en el CERN, en Ginebra, una etapa que lo situó en uno de los principales centros internacionales de investigación en física de altas energías.

En 1971 recibió una invitación para realizar una estancia de investigación de seis meses en la Universidad de Wisconsin-Madison. Aquella visita acabó convirtiéndose en una vinculación profesional permanente. Se incorporó a la universidad en 1972, fue nombrado profesor titular en 1977 y posteriormente ocupó distintas cátedras y puestos de investigación.

Durante sus primeros años trabajó principalmente como físico teórico de partículas, en ámbitos como la cromodinámica cuántica y las interacciones fundamentales. En 1984 publicó junto al físico británico Alan D. Martin Quarks and Leptons: An Introductory Course in Modern Particle Physics, un manual avanzado sobre física moderna de partículas que alcanzó amplia difusión universitaria y se convirtió en una obra de referencia para estudiantes e investigadores de la especialidad.

La idea de mirar el universo a través del hielo

A mediados de la década de 1980, Halzen comenzó a interesarse por un problema distinto: cómo utilizar neutrinos para observar fenómenos cósmicos de gran energía. La idea general de construir grandes telescopios de neutrinos existía desde décadas atrás, y diversos grupos habían ensayado detectores submarinos. El problema era la escala. Los neutrinos interactúan tan raramente con la materia que para registrar suficientes eventos era necesario convertir enormes volúmenes de agua o hielo en detectores.

En 1988, Halzen y John Learned propusieron utilizar hielo polar profundo para detectar neutrinos de alta energía. En vez de construir un detector convencional, se aprovecharía un medio natural transparente y estable, colocando sensores ópticos a gran profundidad para observar la tenue radiación de Cherenkov generada por las partículas secundarias producidas cuando, excepcionalmente, un neutrino interactúa con la materia.

La propuesta estaba lejos de ser una solución evidente. Había que demostrar que el hielo era suficientemente transparente, conocer sus propiedades ópticas, desarrollar sistemas capaces de perforar kilómetros de hielo antártico y conseguir que miles de sensores funcionaran durante años en un lugar inaccesible para reparaciones convencionales.

Halzen y sus colaboradores avanzaron mediante experimentos progresivos. AMANDA —Antarctic Muon And Neutrino Detector Array— sirvió como banco de pruebas. A comienzos de la década de 1990 se realizaron experimentos que demostraron la viabilidad de detectar partículas utilizando sensores ópticos introducidos en hielo profundo. Después llegaron instalaciones cada vez mayores en el Polo Sur.

La historia de IceCube fue, por tanto, menos la de una invención repentina que la de una idea perseguida durante más de dos décadas, sometida sucesivamente a problemas técnicos, dudas científicas y la necesidad de conseguir financiación para un instrumento sin precedentes.

IceCube

En noviembre de 1999, la colaboración surgida en torno a AMANDA presentó formalmente a la National Science Foundation estadounidense y a organismos europeos la propuesta para construir un observatorio de neutrinos de aproximadamente un kilómetro cúbico en el Polo Sur. La Universidad de Wisconsin-Madison figuró como institución principal y Halzen como investigador principal.

La construcción de IceCube comenzó en 2004. Mediante perforaciones realizadas con agua caliente se introdujeron 5.160 módulos ópticos a profundidades de hasta unos 2.450 metros bajo el hielo antártico. El observatorio quedó técnicamente completado en diciembre de 2010 y comenzó a operar con su configuración completa en 2011.

Halzen desempeñó un papel central en la concepción y promoción científica del proyecto, pero IceCube fue desde el principio una empresa colectiva en la que participaron centenares de científicos, ingenieros y técnicos de numerosos países.

La apuesta empezó a demostrar todo su alcance en 2013. La colaboración IceCube comunicó la detección de neutrinos de muy alta energía cuyo origen no podía explicarse por procesos atmosféricos y que procedían del espacio exterior. El resultado confirmó que el enorme bloque de hielo instrumentado podía funcionar realmente como un telescopio astronómico.

Los neutrinos ofrecían una ventaja singular. Al carecer de carga eléctrica y apenas interactuar con la materia, pueden recorrer distancias cosmológicas sin que campos magnéticos desvíen sustancialmente su trayectoria. Su detección permitía, por tanto, obtener información sobre regiones extremas del universo difíciles de estudiar mediante otros mensajeros.

De detectar neutrinos a encontrar sus fuentes

Otro paso decisivo llegó el 22 de septiembre de 2017, cuando IceCube registró un neutrino de muy alta energía y distribuyó una alerta para que observatorios de todo el mundo examinaran la región del cielo de la que parecía proceder.

Telescopios que observaban otras longitudes de onda detectaron actividad intensa en TXS 0506+056, un blazar situado a miles de millones de años luz. Los análisis publicados en 2018 mostraron una asociación entre el neutrino y ese objeto y encontraron además indicios de emisiones anteriores procedentes de la misma dirección.

El episodio se convirtió en uno de los hitos de la astronomía multimensajero: un mismo fenómeno celeste podía estudiarse combinando neutrinos con radiación electromagnética observada por numerosos telescopios.

Los análisis posteriores de IceCube identificaron otras posibles fuentes de neutrinos cósmicos. En 2022, la colaboración presentó evidencias de emisión procedente de NGC 1068, una galaxia activa relativamente cercana, y en 2023 obtuvo la primera imagen de la Vía Láctea elaborada mediante neutrinos de alta energía.

Premio Nobel

Antes del Nobel, Halzen había recibido distinciones como el Premio Balzan de Astrofísica de Partículas, el Premio Bruno Pontecorvo, el Premio Yodh y el Premio Bruno Rossi. En 2024 fue elegido miembro de la National Academy of Sciences de Estados Unidos y recibió también la Medal for Exceptional Achievement in Research de la American Physical Society correspondiente a 2026.

El 6 de octubre de 2026, la Real Academia Sueca de Ciencias anunció la concesión a Francis Halzen del Premio Nobel de Física. El galardón reconoció individualmente al físico que había impulsado durante décadas el proyecto, aunque los descubrimientos de IceCube fueron obra de una extensa colaboración internacional.

Halzen recibió la noticia mientras se encontraba en Italia. Su reacción pública mantuvo el tono que había acompañado al proyecto desde sus comienzos: expresó su sorpresa y señaló que esperaba que el reconocimiento ayudara también a obtener apoyo para las siguientes etapas de investigación.

El Nobel culminaba una trayectoria iniciada en la física teórica y transformada después por una apuesta experimental que necesitó décadas para demostrar su viabilidad. Cuando Halzen comenzó a estudiar la posibilidad de construir un telescopio de neutrinos en hielo, todavía no se sabía si aquel método permitiría realmente hacer astronomía. IceCube terminó convirtiendo un kilómetro cúbico de la Antártida en un observatorio y a unas de las partículas más difíciles de detectar de la naturaleza en mensajeros del universo.