Ayer, 6 de octubre de 2026, Francis Halzen recibió el Premio Nobel de Física por sus contribuciones decisivas al Observatorio de Neutrinos IceCube y por el descubrimiento de neutrinos de alta energía de origen astrofísico.

La noticia me hizo viajar trece años atrás.

En 2013 escribí sobre un extraño telescopio que no miraba al cielo. Sus ojos estaban enterrados a más de un kilómetro bajo el hielo de la Antártida y aquello que trataba de observar era una de las partículas más esquivas de la naturaleza: el neutrino.

Por aquel entonces IceCube acababa de detectar dos sucesos extraordinariamente energéticos y empezaba a vislumbrarse la posibilidad de que aquel enorme detector pudiera hacer algo que durante mucho tiempo había parecido poco menos que una quimera: observar el Universo utilizando neutrinos.

Trece años después, muchas de las cosas que entonces escribía en futuro ya pueden escribirse en pasado.

IceCube ha demostrado que existen neutrinos de altísima energía procedentes de fuera del Sistema Solar. Ha comenzado a identificar algunos de los lugares en los que se producen, ha participado en el nacimiento de una nueva astronomía en la que diferentes mensajeros observan conjuntamente un mismo fenómeno y, en 2023, consiguió incluso mostrarnos nuestra propia galaxia a través de neutrinos.

Pero para entender por qué todo esto merece un Nobel hay que retroceder bastante más. Hasta una época en la que los neutrinos no servían para observar el Universo por una sencilla razón: todavía no los conocíamos.

Una partícula inventada para salvar una ley de la física

A principios del siglo XX, la desintegración beta, proceso mediante el cual el núcleo busca un mayor grado de estabilidad, estaba planteando un problema un pelín incómodo: la aparente violación de los principios de conservación de energía y momento.

Cuando un núcleo radiactivo emitía una partícula beta (un electrón, en la desintegración beta negativa), los físicos esperaban que la energía apareciera repartida de una forma bien determinada entre el núcleo resultante de la desintegración y la partícula beta. Sin embargo, los electrones salían con un amplio espectro de energías. Parecía que una parte de la energía desaparecía durante el proceso.

Y, ya sabéis que la energía no debería desaparecer.

Niels Bohr llegó a considerar la posibilidad de que su conservación no fuese estricta a escala subatómica. Pero Wolfgang Pauli prefirió buscar otra salida. En diciembre de 1930 escribió su célebre carta a los «queridos señores y señoras radiactivos» y propuso una partícula eléctricamente neutra, muy ligera y enormemente difícil de detectar que se llevaría la energía que parecía faltar. Es decir, la energía que no se llevaba el núcleo resultante se repartiría entre la partícula beta y la nueva partícula al rescate.

Era, según sus propias palabras, un remedio desesperado.

Pauli la llamó inicialmente «neutrón». Aunque el verdadero neutrón, mucho más pesado, fue descubierto poco después por James Chadwick, y Enrico Fermi adoptó para la nueva partícula el diminutivo italiano neutrino: el pequeño neutro. Fermi incorporó la idea a su teoría de la desintegración beta y convirtió aquella partícula imaginada para salvar la conservación de la energía en una entidad física con propiedades que podían estudiarse.

El problema era encontrarla.

Los neutrinos no tienen carga eléctrica (no están sometidos a la interacción electromagnética) y no experimentan la interacción fuerte. La física que los describe es la de la interacción débil. Interaccionan fundamentalmente mediante la interacción débil que, como su propio nombre sugiere, es una interacción extraordinariamente poco probable. Esto permite hacerse una idea de la dificultad de detectarlos.

El Sol produce neutrinos continuamente en las reacciones nucleares de su interior. Decenas de miles de millones atraviesan cada segundo cada centímetro cuadrado de nuestro cuerpo. La inmensa mayoría cruza la Tierra entera sin dejar ninguna señal.

No los sentimos. No los vemos. Casi nunca chocan con nada.

Hubo que esperar hasta 1956 para que Clyde Cowan y Frederick Reines consiguieran detectarlos de forma inequívoca utilizando el enorme flujo de antineutrinos producido por un reactor nuclear. Habían transcurrido más de veinticinco años desde la «salida desesperada» de Pauli.

Y aquello solo era el principio.

Pronto se descubrió que no existía un único neutrino. Conocemos tres sabores, asociados respectivamente al electrón, al muón y al leptón tau: neutrino electrónico, neutrino muónico y neutrino tauónico.

La palabra sabor puede resultar extraña, pero simplemente etiqueta la forma en que el neutrino participa en la interacción débil. Los tres figuran en la tabla del modelo estándar de las partículas.

Pues todo bien, hay tres.

Pues no, con los neutrinos nada es tan sencillo. Todo es apasionante.

Un neutrino puede comenzar su viaje con un sabor y terminarlo mostrando otro. Agarraos que vienen curvas.

Neutrinos que cambian sin dejar de ser ellos mismos

Durante mucho tiempo se creyó que los neutrinos carecían de masa. Era además la forma más sencilla de incorporarlos al Modelo Estándar de partículas.

Pero Bruno Pontecorvo había propuesto ya en los años cincuenta del siglo pasado una posibilidad mucho más inquietante: que los neutrinos pudieran oscilar.

Las oscilaciones de neutrinos suelen explicarse diciendo que un neutrino electrónico puede convertirse durante su viaje en uno muónico o tauónico. La imagen sirve para empezar a entender el fenómeno, aunque la realidad cuántica es algo más sutil. Y de esa realidad cuántica se deriva la necesidad de que los neutrinos tengan masa.

[Para quienes os estáis enamorando de los neutrinos:

Un neutrino con un determinado sabor no es una partícula con una masa perfectamente definida. El estado de sabor es una combinación cuántica de distintos estados de masa. Esos componentes se propagan de forma ligeramente diferente y sus fases relativas cambian con la distancia recorrida. Como consecuencia, varía la probabilidad de que, al interactuar de nuevo, el neutrino aparezca como electrónico, muónico o tauónico.

No es tanto que una pequeña bola salga siendo una cosa y, en algún punto del camino, decida convertirse en otra. Es la superposición cuántica la que evoluciona.

Y hay una consecuencia inevitable: si los neutrinos oscilan, sus estados de masa no pueden tener todos la misma masa. Al menos dos deben tener masas diferentes y, por tanto, al menos algunos neutrinos tienen masa].

Los experimentos Super-Kamiokande, en Japón, y Sudbury Neutrino Observatory, en Canadá, proporcionaron las pruebas decisivas de las oscilaciones. Takaaki Kajita y Arthur McDonald recibieron por ello el Nobel de Física de 2015.

Sabemos, por tanto, que los neutrinos tienen masa.

Y aquí aparece una paradoja curiosa: sabemos con enorme precisión algunas diferencias entre los cuadrados de sus masas, pero todavía no conocemos con la misma precisión las masas individuales. Las oscilaciones nos informan de las diferencias, no de la escala absoluta.

Tampoco sabemos todavía cuál es exactamente la naturaleza de esa masa.

Y eso nos lleva a una de las preguntas más extrañas que quedan abiertas en la física de neutrinos.

¿Es el neutrino su propia antipartícula?

Los electrones y los positrones son partículas diferentes. Tienen la misma masa, pero cargas opuestas. En el lenguaje de la física de partículas son fermiones de Dirac: partícula y antipartícula constituyen estados distintos.

El neutrino no posee carga eléctrica. Eso abre una posibilidad que Ettore Majorana planteó en 1937: que el neutrino y el antineutrino sean, en realidad, dos manifestaciones de una misma partícula.

Si los neutrinos son partículas de Dirac, neutrino y antineutrino son diferentes, aunque su neutralidad eléctrica haga que la diferencia resulte menos visible que en el caso del electrón y el positrón.

Si son partículas de Majorana, el neutrino sería su propia antipartícula.

No se trata de una cuestión puramente terminológica. Una naturaleza de Majorana implicaría que el número leptónico puede no conservarse y podría estar vinculada a mecanismos capaces de explicar por qué las masas de los neutrinos son tan diminutas comparadas con las del resto de fermiones. Incluso podría conectar, a través de determinados modelos, con una pregunta todavía mayor: por qué nuestro Universo contiene mucha más materia que antimateria.

Una de las vías más importantes para resolverlo es buscar la llamada doble desintegración beta sin neutrinos. En la doble desintegración beta ordinaria un núcleo emite dos electrones y dos antineutrinos. En la variante que se busca, los dos neutrinos virtualmente implicados se cancelarían de una forma que solo es posible si existe violación del número leptónico y los neutrinos masivos poseen naturaleza de Majorana. (Recordemos que cuando un electrón y su antipartícula el positrón se encuentran, se produce una aniquilación, lo que significa que desaparecen como materia y toda su masa se convierte en energía pura en forma de fotones).

Hasta ahora nadie ha observado de manera confirmada esta desintegración.

Así que, después de casi un siglo estudiando estas partículas, seguimos sin saber si un neutrino es distinto de su antipartícula.

No está mal para una partícula inventada para resolver un pequeño problema de contabilidad energética. A los físicos de partículas les queda mucha aventura por delante.

Los mensajeros que casi nunca se detienen

La misma propiedad que hace tan difícil estudiar un neutrino es precisamente la que lo convierte en un mensajero extraordinario.

Durante siglos nuestra información sobre el cielo llegó casi exclusivamente mediante la luz. Con el tiempo ampliamos el espectro electromagnético y aprendimos a observar ondas de radio, infrarrojo, ultravioleta, rayos X o rayos gamma. Después se añadieron otros mensajeros: rayos cósmicos, neutrinos y, más recientemente, ondas gravitacionales.

Cada uno cuenta una parte diferente de la historia.

Los rayos cósmicos son principalmente protones y núcleos atómicos que alcanzan energías extraordinarias. Algunos llegan a la Tierra con energías millones de veces superiores a las que podemos conseguir en nuestros aceleradores.

Pero tienen un inconveniente: poseen carga eléctrica.

Los campos magnéticos de nuestra galaxia y del espacio intergaláctico van curvando sus trayectorias. Cuando uno de esos rayos cósmicos alcanza la Tierra, normalmente no podemos seguir una línea hacia atrás y señalar el objeto que lo lanzó.

Los fotones sí conservan la dirección, pero pueden ser absorbidos o dispersados. En algunos de los entornos más violentos del Universo, los rayos gamma de alta energía pueden tener enormes dificultades para escapar.

Los neutrinos reúnen dos propiedades muy interesantes: carecen de carga y apenas interaccionan con la materia.

Viajan prácticamente en línea recta desde el lugar donde se produjeron y pueden atravesar regiones de las que la luz de alta energía no consigue salir.

Son magníficos espías del cosmos.

Además, los neutrinos de alta energía pueden revelarnos algo especialmente importante sobre los aceleradores cósmicos.

Cuando protones u otros núcleos acelerados a enormes energías chocan con materia o con campos de radiación en torno a una fuente astrofísica, pueden producir piones. Los piones neutros generan rayos gamma al desintegrarse; los cargados producen, entre otras partículas, neutrinos.

Por eso detectar neutrinos de muy alta energía procedentes de una fuente constituye una pista especialmente valiosa de que allí están ocurriendo procesos hadrónicos: protones o núcleos están siendo acelerados.

Y aquí aparece uno de los grandes misterios de la astrofísica moderna.

Sabemos desde los vuelos en globo de Victor Hess, hace más de un siglo, que continuamente llegan rayos cósmicos a nuestro planeta.

Pero ¿qué objetos naturales son capaces de acelerar partículas hasta energías tan descomunales?

Para averiguarlo necesitamos mensajeros que puedan salir del acelerador y conservar la dirección.

Necesitamos neutrinos.

Y entonces surge un problema maravilloso: precisamente porque casi nunca chocan con nada, para detectar unos pocos necesitamos ofrecerles una cantidad de materia gigantesca con la que tengan alguna posibilidad de interaccionar.

No se podía construir un detector convencional suficientemente grande.

Había que convertir un pedazo de naturaleza en detector.

Del océano al hielo: una idea que necesitó décadas

La idea esencial es bastante anterior a IceCube y también anterior a Francis Halzen.

En 1960, el físico soviético Moisey Markov propuso instalar detectores en las profundidades de un lago o del mar y utilizar la radiación Cherenkov de las partículas cargadas producidas por las interacciones de los neutrinos para reconstruir su dirección.

La radiación Cherenkov es un pequeño destello de luz, normalmente azulado, que aparece cuando una partícula con carga eléctrica atraviesa un medio transparente, como el agua o el hielo, a una velocidad superior a la que la luz puede propagarse por ese medio. El fenómeno se parece bastante a lo que ocurre cuando un avión supera la velocidad del sonido.

Sigamos.

La propuesta de Moisey Markov tenía una elegancia extraordinaria. En vez de fabricar millones de toneladas de material detector, se podía utilizar el agua que la naturaleza ya había colocado allí.

Durante la década de 1970 aquella idea cristalizó en DUMAND, Deep Underwater Muon and Neutrino Detector. Investigadores entre los que se encontraban Frederick Reines y John Learned estudiaron la posibilidad de construir un gigantesco telescopio submarino frente a Hawái.

DUMAND nunca llegó a funcionar como el gran observatorio que imaginaban sus promotores. Las dificultades técnicas de desplegar y mantener instrumentación a casi cinco kilómetros bajo el océano resultaron enormes y el proyecto terminó cancelándose en 1995.

Pero calificarlo simplemente como un fracaso sería injusto.

DUMAND desarrolló tecnologías, creó una comunidad científica y, sobre todo, demostró que la idea de Markov podía transformarse en un proyecto experimental real. Otros telescopios de neutrinos continuarían utilizando agua, desde el lago Baikal hasta los posteriores detectores del Mediterráneo.

Mientras tanto, un grupo de investigadores comenzó a preguntarse si existía otro medio transparente, oscuro y enorme que pudiera servir para lo mismo.

Hielo.

Francis Halzen llevaba trabajando en esta posibilidad desde finales de los años ochenta. Pero tampoco ésta fue la intuición solitaria de un único científico. AMANDA (Antarctic Muon And Neutrino Detector Array) nació de una colaboración en la que participaron físicos e ingenieros de diferentes instituciones.

En 1991, Halzen, Robert Morse, Buford Price y otros colaboradores publicaron en Nature los resultados de una prueba realizada en el hielo de Groenlandia. Habían introducido fotomultiplicadores en el hielo y habían detectado luz Cherenkov producida por muones.

El trabajo terminaba con una conclusión enormemente ambiciosa: un detector de neutrinos a gran escala en el hielo antártico parecía técnicamente posible.

AMANDA se trasladó al Polo Sur.

Y allí apareció un problema.

Los primeros sensores, instalados a profundidades de entre aproximadamente 800 y 1000 metros, encontraron un hielo lleno de pequeñas burbujas de aire. La luz se dispersaba continuamente y resultaba muy difícil reconstruir la trayectoria de una partícula.

Podría haber sido el final de la idea.

Pero perforaron a más profundidad.

Por debajo de unos 1500 metros, la presión ejercida durante miles de años había eliminado prácticamente aquellas burbujas. El hielo resultó ser extraordinariamente transparente. No solo servía: ofrecía ese volumen enorme, oscuro y estable que necesitaba un telescopio de neutrinos.

AMANDA siguió creciendo. En 2001 publicó un mapa del cielo elaborado a partir de 263 neutrinos de alta energía observados durante 138 días de datos. Eran fundamentalmente neutrinos atmosféricos, no todavía los mensajeros cósmicos que buscaban, pero habían demostrado algo esencial.

Un telescopio de neutrinos podía construirse dentro del hielo.

La cuestión era de escala.

Si querían detectar el diminuto flujo esperado de neutrinos astrofísicos, AMANDA seguía siendo demasiado pequeño.

Necesitaban aproximadamente un kilómetro cúbico.

En noviembre de 1999 se presentó a la National Science Foundation la propuesta de construir un observatorio de esa escala en el Polo Sur. La Universidad de Wisconsin–Madison figuraba como institución principal. Francis Halzen era el investigador principal.

Ahí se encuentra, en buena medida, la aportación histórica que acaba de reconocer el Nobel.

Halzen no inventó la astronomía de neutrinos. No inventó el principio de detección mediante luz Cherenkov ni fue el primero en imaginar un enorme detector natural.

Su papel fue el de una de las figuras científicas decisivas que consiguió convertir décadas de ideas, ensayos y fracasos en un observatorio viable: apostar por el hielo, demostrar con AMANDA que podía funcionar, defender que había que multiplicar enormemente la escala y liderar científicamente el proyecto que acabaría convirtiéndose en IceCube.

Un telescopio de un kilómetro cúbico que no mira al cielo

La construcción de IceCube comenzó durante el verano austral de 2004-2005.

El procedimiento tenía algo de ingeniería imposible. Había que perforar el hielo mediante agua caliente hasta unos 2450 metros de profundidad, introducir rápidamente largas cadenas de sensores ópticos y dejar que el agua volviera a congelarse a su alrededor.

Una vez atrapados allí, los detectores no podrían repararse ni sustituirse.

Cuando el último módulo fue introducido en el hielo, el 18 de diciembre de 2010, el observatorio estaba formado por 86 cadenas y 5160 módulos ópticos digitales distribuidos aproximadamente entre 1450 y 2450 metros de profundidad. En conjunto instrumentaban alrededor de un kilómetro cúbico de hielo.

Pero IceCube no «ve» directamente un neutrino.

Un neutrino atraviesa el detector hasta que, muy ocasionalmente, interacciona con un núcleo del hielo. Esa interacción produce partículas cargadas. Si una de ellas se mueve por el hielo más deprisa que la luz puede propagarse en ese medio, emite radiación Cherenkov. Una onda de luz azulada se propaga por el hielo y alcanza distintos sensores en momentos diferentes. Midiendo cuándo llega y cuánta luz recoge cada módulo puede reconstruirse el suceso original.

La forma de esa luz también proporciona información.

Cuando un neutrino muónico interacciona mediante corriente cargada puede producir un muón que recorre una gran distancia dejando una larga estela de luz. Son los sucesos denominados tracks o trazas. Su geometría permite reconstruir especialmente bien la dirección y, por tanto, buscar el lugar del cielo del que procedía el neutrino.

En otros casos la interacción produce una cascada compacta de partículas. Estos sucesos, denominados cascades, permiten estimar muy bien la energía depositada, aunque tradicionalmente ofrecen una dirección menos precisa.

Los neutrinos tau pueden generar firmas todavía más peculiares. A energías suficientes, el tau producido en una primera interacción recorre cierta distancia antes de desintegrarse, generando una segunda cascada. Es la famosa topología de «doble cascada», heredera del llamado double bang imaginado teóricamente décadas antes.

La Tierra también forma parte del detector.

Los muones creados por los rayos cósmicos en la atmósfera constituyen un enorme fondo. Pero un muón no puede atravesar el planeta. Un neutrino sí puede hacerlo, de modo que durante mucho tiempo observar sucesos que llegan al detector desde abajo fue una manera muy eficaz de seleccionar neutrinos.

Hay, sin embargo, una ironía más. Cuando la energía aumenta mucho, también aumenta la probabilidad de interacción del neutrino. A energías suficientemente elevadas, la Tierra deja de ser completamente transparente para ellos.

Hasta su extraordinaria capacidad de atravesar materia tiene límites.

Bert y Ernie: las primeras cartas sobre la mesa

Cuando escribí sobre IceCube en 2013, dos sucesos estaban empezando a llamar especialmente la atención.

Habían sido detectados en agosto de 2011 y enero de 2012 y poseían energías cercanas al petaelectronvoltio (PeV). Recibieron unos nombres bastante menos solemnes que sus energías, pero muy entrañables: Bert y Ernie.

El electronvoltio (eV) es la unidad que suele utilizarse para expresar la energía de las partículas subatómicas. Corresponde a la energía que adquiere un electrón al atravesar una diferencia de potencial de un voltio y es una cantidad diminuta: unos 1,6 × 10⁻¹⁹ julios. Pero un petaelectronvoltio (PeV) equivale a 10¹⁵ electronvoltios, es decir, mil billones de electronvoltios. Puede seguir pareciendo poca energía a nuestra escala (aproximadamente 0,00016 julios), pero concentrada en una única partícula resulta extraordinaria.

Por sí solos, Bert y Ernie no bastaban para afirmar que IceCube había descubierto neutrinos astrofísicos. La significación estadística todavía era insuficiente.

Pero eran una pista.

Entonces llegó el análisis que cambió la historia.

En mayo de aquel mismo 2013, la colaboración había elegido como portavoz a la física sueca Olga Botner, de la Universidad de Uppsala. Unos meses después, en noviembre, IceCube publicó en Science 28 sucesos de alta energía, incluidos Bert y Ernie. Botner se encontraba así al frente de la colaboración precisamente cuando el experimento dio el salto que llevaba años persiguiendo.

La distribución de energías, sabores y direcciones de aquellos sucesos no podía explicarse razonablemente solo mediante los neutrinos y muones producidos por los rayos cósmicos en nuestra atmósfera.

Había una componente adicional.

Neutrinos procedentes del cosmos.

IceCube había conseguido aquello para lo que había sido diseñado.

Botner, que permanecería durante cuatro años como portavoz, describía entonces el resultado con la cautela que suele acompañar a los buenos descubrimientos: habían pasado de indicios anteriores a una señal significativa, pero quedaban dos preguntas enormes por responder. ¿Qué significaba exactamente aquella señal? ¿Y de dónde procedían los neutrinos?

Porque descubrir que recibimos neutrinos astrofísicos no resolvía inmediatamente la pregunta más interesante. Sabíamos que alguien enviaba las cartas.

Pero seguíamos sin conocer al remitente.

Un neutrino llama a todos los telescopios

El 22 de septiembre de 2017, IceCube detectó un neutrino de alta energía que recibió el nombre poco poético de IceCube-170922 (¿Dónde estaba el que puso los nombres de Bert y Ernie?).

Esta vez ocurrió algo nuevo.

IceCube disponía ya de un sistema de alertas en tiempo real. Cuando aparecía un neutrino particularmente interesante podía comunicar rápidamente su dirección aproximada a observatorios de todo el mundo.

Los telescopios giraron hacia aquella región del cielo.

Y allí encontraron un blázar denominado TXS 0506+056 (lo sé, lo de poner nombres lo hacen regulín) que se encontraba en un estado de intensa actividad en rayos gamma.

Un blázar es una galaxia activa cuyo agujero negro supermasivo central alimenta potentes chorros relativistas, uno de los cuales apunta aproximadamente hacia nosotros. Son algunos de los objetos más energéticos del Universo.

La coincidencia espacial y temporal entre el neutrino y la actividad del blázar era enormemente sugerente.

Pero la historia mejoró cuando IceCube regresó a sus datos antiguos. Entre 2014 y 2015 encontró un exceso de neutrinos procedentes de aquella misma dirección, independiente del episodio de 2017.

En 2018, dos trabajos publicados en Science presentaron la evidencia que asociaba TXS 0506+056 con emisión de neutrinos de alta energía.

Era un hito, pero merece conservar cierta prudencia en el lenguaje. No significa que hayamos demostrado que todos los neutrinos cósmicos provengan de blázares, ni que conozcamos ya con detalle qué ocurre dentro de TXS 0506+056, que ya nos gustaría.

Significa que, por primera vez, se pudo relacionar convincentemente una fuente astrofísica conocida con neutrinos de alta energía.

Y ocurrió algo igual de importante desde el punto de vista de cómo hacemos ciencia.

IceCube había lanzado una alerta y observatorios de rayos gamma, rayos X, luz visible y radio habían acudido a mirar.

El neutrino dejó de ser un mensajero aislado.

Habíamos entrado de lleno en la astronomía multimensajero.

NGC 1068 y aquello que la luz no consigue contarnos

La siguiente historia resultó todavía más interesante.

NGC 1068, también conocida como Messier 77, es una galaxia relativamente cercana que alberga un núcleo galáctico activo alimentado por un agujero negro supermasivo.

En 2022, IceCube publicó evidencias de que NGC 1068 emitía neutrinos de alta energía. En una década de observaciones se había detectado un exceso estimado de unos 80 neutrinos procedentes de su dirección, con una significación estadística de 4,2 sigma. Esta cifra expresa hasta qué punto resulta improbable que el resultado se deba simplemente al azar. En este caso, incluso teniendo en cuenta que se habían examinado 110 posibles fuentes, la probabilidad de encontrar por casualidad una señal tan llamativa era de aproximadamente una entre 100.000. No constituía una certeza absoluta, pero sí una evidencia extraordinariamente sólida.

Uno de los grupos que tuvieron un papel central en aquel análisis estaba dirigido desde la Universidad Técnica de Múnich por la física italiana Elisa Resconi, especialista en neutrinos cósmicos y miembro desde hace años de la colaboración IceCube. El equipo internacional liderado desde la TUM participó en la identificación de NGC 1068 como la fuente puntual de neutrinos de alta energía más significativa encontrada hasta entonces por IceCube.

NGC 1068 presenta una diferencia importante respecto a la imagen clásica de un blázar.

Su región central está fuertemente oscurecida.

Y eso devuelve el protagonismo a la característica que hacía de los neutrinos unos mensajeros tan prometedores desde el principio. Los fotones de rayos gamma pueden ser absorbidos en las densas regiones que rodean al agujero negro. Los neutrinos pueden escapar.

Para Resconi y otros investigadores, ahí reside precisamente una de las promesas más sugerentes de la astronomía de neutrinos: poder observar indirectamente procesos que ocurren en regiones del Universo de las que la radiación electromagnética de alta energía no consigue salir con facilidad.

Por eso NGC 1068 podría estar permitiéndonos asomarnos a lugares en los que se aceleran partículas pero que permanecen ocultos para parte de la radiación electromagnética.

No estamos simplemente contemplando el mismo Universo con otra clase de cámara.

Estamos obteniendo información que quizá no podríamos obtener mediante la luz.

Los resultados posteriores están reforzando esta posibilidad. En 2025 aparecieron indicios de emisión asociada a una población de galaxias activas brillantes en rayos X y, en marzo de 2026, un análisis de galaxias Seyfert del cielo austral encontró un exceso colectivo con una significación de 3 sigma.

No es todavía una respuesta definitiva sobre el origen de todo el flujo de neutrinos astrofísicos.

Pero el dibujo empieza a adquirir forma: los entornos densos alrededor de algunos agujeros negros supermasivos parecen estar entre las fábricas de neutrinos cósmicos.

Fotografiar la Vía Láctea sin luz

En la entrada que escribí hace trece años decía que los neutrinos eran los fotógrafos de IceCube.

Entonces era una imagen literaria.

En 2023 dejó de serlo un poco menos.

Ese año, la colaboración IceCube publicó la primera evidencia de emisión de neutrinos de alta energía procedente del plano de la Vía Láctea. El resultado alcanzaba una significación de 4,5 sigma y permitió elaborar una representación de nuestra galaxia vista mediante neutrinos.

Detrás de aquella imagen había también años de trabajo para conseguir utilizar mejor un tipo de suceso que inicialmente parecía poco apropiado para hacer astronomía.

La física Naoko Kurahashi Neilson, de la Universidad de Drexel, llevaba desde 2015 defendiendo que los sucesos en cascada podían contener mucha más información sobre el cielo de la que se estaba aprovechando. Las trazas de los muones permiten reconstruir mucho mejor la dirección de llegada, mientras que las cascadas dejan una señal mucho más compacta y, por ello, históricamente resultaban bastante más difíciles de localizar.

Kurahashi Neilson y su grupo desarrollaron nuevas estrategias para utilizar esas cascadas en las búsquedas de fuentes, particularmente en el cielo austral, donde se encuentra gran parte del plano de nuestra galaxia. Paralelamente, investigadores de TU Dortmund desarrollaron métodos de aprendizaje automático que mejoraron de manera sustancial la identificación de las cascadas y la reconstrucción de su energía y dirección.

La combinación permitió conservar más de un orden de magnitud más de sucesos neutrínicos y consiguió que el análisis fuese aproximadamente tres veces más sensible que las búsquedas anteriores.

Tras varios intentos y diez años de datos, apareció finalmente la señal.

No es, claro, una fotografía como las que obtenemos mediante un telescopio óptico. Es un mapa estadístico construido a partir de la distribución de decenas de miles de sucesos en cascada y comparado con modelos de la emisión esperada.

Pero conceptualmente la diferencia es pequeña y enorme a la vez.

Estamos mirando nuestra galaxia con un mensajero completamente distinto de la luz.

Los rayos cósmicos que recorren la Vía Láctea chocan con el gas y el polvo interestelar. Esas interacciones producen piones y, con ellos, rayos gamma y neutrinos. Durante años habíamos observado la correspondiente emisión gamma del plano galáctico. Finalmente apareció también la señal neutrínica.

Kurahashi Neilson describió aquel resultado recordando algo muy sencillo: durante toda la historia de la humanidad hemos mirado la Vía Láctea con nuestros ojos o mediante telescopios, pero nunca antes la habíamos contemplado de aquella forma.

IceCube estima que esa contribución galáctica es minoritaria frente al flujo extragaláctico que observa, aproximadamente del orden del diez por ciento.

La mayor parte de los neutrinos astrofísicos que detecta sigue viniendo de fuera de nuestra galaxia.

Y todavía no sabemos exactamente quién produce todos ellos.

Lo que IceCube nos ha enseñado y todo lo que todavía calla

A veces los grandes descubrimientos se cuentan a través de las preguntas que responden.

En realidad, suelen hacer algo más interesante: sustituyen una gran pregunta por muchas preguntas mejores.

Antes de IceCube podíamos preguntarnos si sería posible detectar una población de neutrinos astrofísicos de muy alta energía.

Ahora sabemos que existe.

Podíamos preguntarnos si algún día conseguiríamos señalar una fuente concreta.

Ahora tenemos asociaciones muy sólidas con algunos núcleos galácticos activos, aunque todavía debemos comprender cuál es su contribución global y cuáles son las demás poblaciones responsables.

Podíamos preguntarnos si los neutrinos servirían realmente para una astronomía multimensajero.

Ahora un neutrino de interés puede generar una alerta para que observatorios de medio mundo miren simultáneamente en su dirección.

Y hemos confirmado algo fundamental: los neutrinos permiten estudiar los lugares donde protones y núcleos son acelerados a energías extremas.

Sin embargo, el viejo misterio de los rayos cósmicos sigue lejos de estar completamente resuelto. Sabemos que determinados objetos son capaces de acelerar partículas y producir neutrinos, pero todavía discutimos qué familias de fuentes dominan a diferentes energías y mediante qué mecanismos exactos.

IceCube también es un laboratorio de física de partículas.

Los neutrinos atmosféricos que atraviesan diferentes distancias dentro de la Tierra permiten estudiar sus oscilaciones. DeepCore, la región más densamente instrumentada del observatorio, reduce el umbral energético y permite medir parámetros de mezcla que solemos asociar a experimentos muy distintos.

La propia Tierra puede convertirse en parte del experimento de otra manera. La materia modifica las oscilaciones neutrínicas, por lo que, con suficiente precisión, los neutrinos atmosféricos pueden proporcionar información sobre la densidad del interior terrestre.

El detector busca asimismo señales de neutrinos estériles, posibles desviaciones de las interacciones respecto al Modelo Estándar, materia oscura y fenómenos todavía más exóticos.

Y hay algo que IceCube espera desde hace años pero que la naturaleza todavía no le ha concedido: una supernova suficientemente cercana en nuestra galaxia.

En ese caso no tendría que reconstruir individualmente miles de neutrinos de pocos MeV. La enorme avalancha produciría un aumento colectivo y simultáneo de las tasas de los módulos ópticos.

Durante unos segundos, todo el kilómetro cúbico de hielo se iluminaría estadísticamente.

IceCube vuelve a crecer

Quince años después de que se instalara la última cadena del detector original, IceCube acaba de experimentar su primera gran ampliación.

Durante las campañas antárticas desarrolladas entre 2023 y 2026 se ha completado el IceCube Upgrade.

Cinco nuevas cadenas, mucho más densamente instrumentadas, han sido introducidas en la región central del detector. Incorporan más de 600 nuevos sensores ópticos e instrumentos de calibración, con diseños que permiten observar la luz desde más direcciones que los DOM originales.

La ampliación tiene varios objetivos.

Uno de los más importantes es comprender todavía mejor el propio hielo.

Puede parecer un detalle instrumental, pero no lo es. IceCube no observa las partículas directamente; reconstruye sus propiedades a partir de cómo se propaga la luz Cherenkov a través de un glaciar real, con capas formadas en distintas épocas y concentraciones diferentes de polvo.

Cuanto mejor conozcamos la absorción y dispersión de esa luz, mejor podremos reconstruir la dirección y energía de los sucesos.

La consecuencia es especialmente atractiva: los nuevos sistemas de calibración no solo mejorarán los datos futuros. Permitirán volver sobre unos quince años de datos ya almacenados y analizarlos con un conocimiento más preciso del detector.

En ciencia, construir un instrumento nuevo suele permitir observar mejor el futuro.

En este caso también puede permitir observar mejor el pasado.

La mayor densidad de sensores reducirá además el umbral energético y mejorará los estudios de oscilaciones, composición de rayos cósmicos y neutrinos procedentes de supernovas.

Y IceCube tampoco pretende terminar ahí.

El proyecto IceCube-Gen2 plantea ampliar enormemente el volumen efectivo del observatorio, con una matriz óptica que abarcaría un volumen varias veces superior al actual y sistemas de detección mediante ondas de radio para alcanzar energías extremas.

Si el IceCube original permitió demostrar que existe una astronomía de neutrinos, la siguiente generación deberá convertirla en una astronomía mucho más precisa.

El Nobel y una historia mucho más grande que un solo nombre

El Premio Nobel tiene una peculiaridad inevitable: pone uno, dos o tres nombres sobre descubrimientos que, en la ciencia contemporánea, suelen ser obra de centenares de personas.

IceCube es probablemente uno de los ejemplos más claros.

Su construcción necesitó físicos, ingenieros, técnicos, glaciólogos, especialistas en electrónica, informática y perforación; personas capaces de diseñar sensores y personas capaces de hacerlos descender dos kilómetros y medio dentro del hielo sin posibilidad de volver a tocarlos jamás. La colaboración científica reúne hoy investigadores de numerosos países e instituciones.

Y la idea misma tiene muchas raíces.

Está Markov imaginando en 1960 un detector sumergido.

Está DUMAND intentando hacerlo realidad bajo el Pacífico.

Están los proyectos en el lago Baikal y en el Mediterráneo.

Están los investigadores de AMANDA descubriendo que el hielo superficial dispersaba demasiado la luz y que había que seguir perforando.

Están quienes diseñaron el sistema de agua caliente capaz de abrir un agujero de más de dos kilómetros antes de que empezara a cerrarse de nuevo.

Están investigadores como Olga Botner, Elisa Resconi o Naoko Kurahashi Neilson, que aparecen en etapas distintas de esta historia porque los grandes observatorios no permanecen científicamente inmóviles después de construirse: cambian las preguntas, cambian los métodos y también cambian las personas que lideran cada descubrimiento.

Y está Francis Halzen.

Su papel no fue el del científico solitario que una mañana imaginó IceCube completo.

Fue quizá algo más representativo de cómo se hacen los grandes proyectos científicos: reconocer una posibilidad, mantenerla durante años cuando todavía parecía improbable, reunir a las personas capaces de demostrarla, aprender de los fracasos y defender que, si queríamos encontrar neutrinos cósmicos, había que atreverse a construir algo muchísimo mayor.

Halzen participó en la etapa pionera de AMANDA y fue uno de los autores del trabajo de 1991 que demostraba experimentalmente la viabilidad del hielo como medio detector. Fue investigador principal de la propuesta de IceCube presentada en 1999 y ha continuado ocupando ese papel durante el desarrollo científico del observatorio.

El 6 de octubre de 2026, la Real Academia Sueca de Ciencias le concedió el Premio Nobel de Física «por contribuciones decisivas al Observatorio de Neutrinos IceCube y el descubrimiento de neutrinos de alta energía de origen astrofísico».

La formulación me parece especialmente acertada.

No premia simplemente haber construido un detector.

Ni simplemente haber observado una partícula que ya conocíamos desde 1956.

Reconoce algo más profundo: haber contribuido decisivamente a transformar una partícula casi imposible de detectar en una herramienta para mirar el Universo.

Trece años después

Cuando escribí sobre IceCube en 2013, terminé aquella entrada diciendo que era probable que los neutrinos revelaran misterios que ni siquiera contemplábamos.

No sabía, claro, cuáles serían.

Al volver ahora a aquella frase me sorprende menos haber acertado que comprobar cuánto ha cambiado la pregunta.

Entonces todavía podíamos preguntarnos si aquel extraño telescopio enterrado bajo el hielo sería capaz de mostrarnos realmente un Universo nuevo.

Hoy sabemos que sí.

Hemos descubierto una población de neutrinos de altísima energía procedente del cosmos. Hemos empezado a localizar algunos de los lugares donde se producen. Los hemos utilizado para asomarnos a las regiones escondidas que rodean agujeros negros supermasivos. Hemos aprendido a avisar a otros telescopios cuando uno de esos mensajeros llega hasta nosotros. Y hemos conseguido contemplar nuestra propia galaxia mediante partículas que pueden atravesarla casi sin dejarse molestar.

Al mismo tiempo seguimos sin saber cuál es el origen de buena parte de ese flujo cósmico. No conocemos la masa absoluta de cada neutrino. No sabemos si son partículas de Dirac o de Majorana. No sabemos si detrás de sus pequeñas masas se esconde una física más profunda ni qué otras sorpresas pueden aparecer cuando dispongamos de detectores todavía mayores.

IceCube acaba de crecer.

IceCube-Gen2 espera su turno.

Y los neutrinos continúan cruzando el hielo.

El Nobel concedido a Francis Halzen no parece, por tanto, el final de esta historia.

Se parece mucho más al reconocimiento de que una nueva forma de mirar el Universo acaba de empezar.

Bibliografía y recursos consultados

Nobel Prize Outreach AB; IceCube Collaboration; Particle Data Group; Technical University of Munich; American Physical Society. Entre las fuentes principales consultadas figuran las notas oficiales del Premio Nobel de Física de 2015 y 2026, la cronología y los comunicados científicos de IceCube sobre el descubrimiento de neutrinos astrofísicos, TXS 0506+056, NGC 1068, la Vía Láctea en neutrinos y el IceCube Upgrade, así como la revisión del Particle Data Group sobre masas, mezcla y oscilaciones de neutrinos. Para las imágenes se han consultado principalmente la galería oficial de IceCube y los materiales divulgativos de Nobel Prize. Las composiciones e ilustraciones elaboradas específicamente para este artículo se basan en dichos materiales.