Cos’è l’IceCube Neutrino Observatory, l’osservatorio di neutrini in Antartide del Nobel per la Fisica 2026

Con l’assegnazione del Premio Nobel per la Fisica 2026 a Francis Halzen per il suo contributo all’IceCube Neutrino Observatory e alla scoperta dei neutrini ad alta energia di origine astrofisica, si è acceso l’interesse su una delle strutture più particolari per lo studio della fisica delle particelle. L’IceCube è infatti un osservatorio di neutrini unico nel suo genere, che sfrutta un chilometro cubo di ghiaccio antartico per rilevare particelle provenienti da remote regioni dello spazio. Il riconoscimento riguarda il lavoro scientifico svolto dal Halzen attraverso questa infrastruttura, di cui è il responsabile scientifico, e la sua scoperta, nel 2013, di un flusso di neutrini cosmici ad alta energia provenienti da sorgenti non ancora identificate al di fuori della Via Lattea.

Ma come funziona l’IceCube Neutrino Observatory e perché i neutrini sono importanti per lo studio dell’Universo?

Cos’è e come funziona l’IceCube Neutrino Observatory

L’IceCube Neutrino Observatory è un osservatorio di neutrini sviluppato dall’Università del Wisconsin-Madison e costruito presso la stazione Amundsen-Scott al Polo Sud, in Antartide. Operativo dal 2010, anno in cui sono stati rilevati primi neutrini ad alta energia, si basa su un chilometro cubo di ghiaccio antartico all’interno del quale migliaia di sensori ottici captano, amplificano e digitalizzano i debolissimi lampi di luce prodotti dall’interazione dei neutrini con il ghiaccio. Questa luce, chiamata radiazione Cherenkov, permette ai ricercatori di ricostruire la direzione e l’energia dell’evento.

L’IceCube dispone inoltre di una serie di rivelatori collocati sulla superficie, denominati IceTop, su un’area di un chilometro quadrato, e di un Deep-Core, una regione altamente più densamente strumentata che consente di osservare neutrini a energie inferiori rispetto all’array principale.

Per definizione, i neutrini sono particelle subatomiche elementari prive di carica elettrica ed estremamente leggere, che attraversano la Terra e i nostri corpi senza che ce ne accorgiamo. Per questo sono definite particelle “fantasma”, sebbene molto raramente singoli neutrini possano interagire con un nucleo atomico, rendendo possibile la rilevazione con attrezzature adeguate.

Il ghiaccio del Polo Sud offre numerosi vantaggi per intercettare questi debolissimi segnali, essendo privo di vari tipi di interferenze e caratterizzato da stabilità geologica e assenza di terremoti.

Perché lo studio dei neutrini è importante

I neutrini sono tra le particelle più abbondanti nell’Universo e vengono prodotti in eventi ad altissima energia, come i processi all’interno del Sole, le esplosioni di supernove e in altri ambienti astrofisici estremi. Possono attraversare enormi distanze senza perdere energia ed essere deviati, e possono raggiungere la Terra conservando le informazioni sui luoghi energetici in cui sono stati prodotti.

Studiare la loro direzione e la loro energia permette quindi di cercare le sorgenti da cui provengono e indagare su fenomeni più energetici dell’Universo.

I neutrini come messaggeri dallo spazio

Da quando è operativo, l’IceCube ha individuato alcune potenziali sorgenti di neutrini, come la galassia attiva NGC 1068 (nota anche come M77), da cui sembrano provenire 79 neutrini registrati.

Altri neutrini ad alta energia rilevati da IceCube provengono invece dalla Via Lattea, dove si ritiene possano formarsi quando le radiazioni cosmiche collidono con gli atomi presenti nel gas rarefatto tra le stelle.

Il risultato più importante è però quello del 2013, che ha fornito la prima prova dell’esistenza di neutrini cosmici ad alta energia, dopo il rilevamento di due particelle da 1,04 e 1,14 PeV (petaelettronvolt), un risultato che è stato considerato Breakthrough of the Year per il 2013 dalla rivista Physics World.