O belga Francis Halzen, da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos, ganhou o prêmio Nobel de Física de 2026 “por contribuições decisivas para o Observatório IceCube e a descoberta de neutrinos de alta energia de origem astrofísica”. O observatório fica no Polo Sul, na Antártica, e seus sensores de luz estão espalhados no interior de um cubo de gelo com um quilômetro de lado, algo equivalente ao volume de um milhão de piscinas.
O IceCube ficou pronto de 2011 e, na época, custou cerca de US$ 270 milhões. Dois anos mais tarde, começou a detectar os primeiros neutrinos de alta energia. Essas partículas, que não têm carga elétrica e são quase desprovidas de massa, são produzidas em processos violentíssimos fora do Sistema Solar, como a explosão de longínquas estrelas no final de sua vida ou no interior de galáxias ativas, onde há um buraco negro. A partir desses registros, os astrofísicos puderam iniciar os estudos sobre essas astropartículas altamente energéticas e os eventos cataclísmicos no Cosmos que as produzem.
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“Francis Halzen liderou uma equipe internacional de pesquisadores e engenheiros que nos forneceu um instrumento fantástico. Sua tenacidade e visão científica pavimentaram o caminho para um novo tipo de astronomia”, disse Mark Pearce, coordenador do Comitê do Nobel de Física, durante a cerimônia de hoje de anúncio da láurea. “Isso [ganhar o Nobel] é uma celebração de um projeto muito incomum”, disse Halzen, de 82 anos, em comunicado de imprensa divulgado pela Universidade de Wisconsin-Madison. “O sucesso desse projeto envolveu alguma sorte, e tive a felicidade de estar nesta universidade, onde ideias não convencionais podem prosperar e onde tive apoio de uma comunidade notável.” Cerca de 450 pesquisadores de 14 países fazem parte da colaboração internacional que toca o IceCube (o Brasil não está nesse grupo).
Medição indireta
Segundo o Modelo Padrão da física, teoria que descreve as partículas subatômicas constituintes da matéria e a atuação das forças (com exceção da gravidade), os neutrinos são a segunda partícula mais abundante do Universo, atrás apenas dos fótons, partículas de luz. Apelidados de partículas-fantasmas, os neutrinos são de difícil de detecção porque interagem de forma muito tênue com a matéria convencional. A cada segundo, cerca 100 trilhões de neutrinos produzidos pelo Sol atravessam, sem sequer serem percebidos, o corpo de cada pessoa.
Mas não são esses neutrinos, originados nas proximidades da Terra, que justificaram a construção do IceCube. Seu objetivo era (e é) detectar neutrinos de altíssimas energias, originados provavelmente fora da Via Láctea, que conseguem atravessar vastas regiões do Universo e, ainda assim, chegar ao nosso planeta. A energia dessas partículas vindas do espaço profundo é milhares de vezes maior do que a dos neutrinos produzidos em aceleradores de partículas, como o Grande Colisor de Hádrons (LHC), nos arredores de Genebra, na Suíça.
Em média, os 5.160 sensores do IceCube instalados entre 1,5 e 2,5 quilômetros (km) abaixo da superfície de gelo conseguem detectar anualmente cerca de 30 neutrinos de altíssima energia de origem cósmica, número extremamente baixo. É uma medição indireta. Os sensores incrustados no gelo antártico, um ambiente quase sem perturbações e de acesso praticamente proibitivo, registram a luz emitida por partículas eletricamente carregadas que são produzidas apenas quando um único neutrino superenergético colide com o próton ou o nêutron no interior de um átomo.
Como esse neutrino viajou pelo espaço sem alterar sua direção (praticamente não interagiu com nada até se chocar com o núcleo atômico no gelo perto do Polo Sul), os pesquisadores inferem, com um razoável grau de precisão, em que região do Universo a partícula de alta energia se originou. O passo seguinte é ver o que pode existir (ou ter existido) nesse ponto do Cosmos com potencial de gerar um neutrino com essas características. A origem de tal neutrino pode ser uma explosão de raios gama, a morte de estrela de muita massa, a fusão de buracos negros ou de estrelas de nêutrons ou uma galaxia com um buraco negro muito ativo em seu interior.
Astronomia multimensageira
“O prêmio foi mais do que merecido”, comenta o físico de partículas Gustavo Burdman, do Instituto de Física da Universidade de São Paulo (IF-USP). “Halzen foi a grande força por trás da construção do IceCube, que iniciou a chamada astrofísica dos neutrinos.” Burdman fez pós-doutorado com Halzen entre 1996 e 1999 na Universidade de Wisconsin-Madison. “Pensei que ele poderia não ganhar, pois o Nobel tem evitado recentemente dar o prêmio para apenas um pesquisador associado a uma descoberta”, diz.
Segundo o físico Farinaldo Queiroz, do Instituto Internacional de Física da Universidade Federal do Rio Grande do Norte (UFRN), os registros do IceCube, e posteriormente de outros experimentos, transformaram os neutrinos de alta energia em uma fonte de informação, um mensageiro no jargão da área, sobre a natureza de eventos e objetos distantes do Cosmos. “Da mesma forma que usamos a radiação eletromagnética [diferentes frequências da luz] e as ondas gravitacionais [perturbações no tempo-espaço causadas por eventos cósmicos que envolvem grandes massas] para estudar certos fenômenos e objetos celestes, agora também podemos empregar os neutrinos para esse fim”, comenta Queiroz, cujas pesquisas são apoiadas pelo Instituto Serrapilheira.
“O IceCube abriu uma nova janela para o Cosmos. Por serem partículas de interação fraca, os neutrinos podem ser mensageiros dos confins do Universo, algo que a luz não consegue ser quando se trabalha com energias muito altas”, explica a física Renata Zukanovich Funchal, também do IF-USP, que estuda essas astropartículas. O Nobel chega em bom momento: a colaboração IceCube está empenhada na construção da segunda geração desse experimento, que terá um tamanho dez vezes maior do que o do observatório atual. O upgrade tem como objetivo registrar um número de eventos grande o suficiente para estudar melhor as fontes desses neutrinos. “É um momento muito especial para a era de multimensageiros do Cosmos”, afirma a física, que trouxe Halzen para o Brasil em um evento em 2018. “Combinando as informações dos telescópios de luz e de neutrinos, com as observações de buracos negros e ondas gravitacionais, certamente vamos aprender ainda muito mais nos anos que virão.”