Nobel de Física de 2026 premia método astronômico que captura neutrinos de alta energia no gelo do Polo Sul, vindos dos primórdios do universo

A Real Academia Sueca de Ciências concedeu o Prêmio Nobel de Física de 2026 ao físico de partículas belga Francis Halzen (1944—), professor e pesquisador da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos. Ele é o primeiro cientista a receber sozinho o prêmio desde 1992. A escolha foi anunciada em 6 de outubro.

O Nobel consiste em uma medalha, um diploma e um prêmio em dinheiro de 12 milhões de coroas suecas, equivalentes a aproximadamente 1,2 milhão de dólares ou 6 milhões de reais, conforme a cotação cambial.

Halzen percebeu que o gelo da Antártida poderia ser utilizado para detectar neutrinos e investigar suas origens cósmicas. Sua visão e liderança científica foram fundamentais para o desenvolvimento do Observatório de Neutrinos IceCube, que permite aos pesquisadores estudar partículas provenientes de processos de altíssima energia no universo.

Nas palavras de Mark Pearce, presidente do Comitê Nobel de Física, "Francis Halzen liderou uma equipe internacional de pesquisadores e engenheiros que nos proporcionou um instrumento fantástico. Sua tenacidade e visão científica abriram caminho para um novo tipo de astronomia".

O universo abriga objetos capazes de liberar quantidades imensas de energia. Alguns processos cósmicos aceleram partículas a energias muito superiores às que podem ser alcançadas nos aceleradores de partículas construídos na Terra.

Esses fenômenos produzem diferentes tipos de radiação e partículas, que chegam até nós como mensageiros portadores de informações sobre os processos que lhes deram origem.

As propriedades dos neutrinos permitem investigar aceleradores cósmicos de partículas e regiões do universo que podem permanecer ocultas quando observadas apenas por meio da radiação eletromagnética.

Os neutrinos são partículas eletricamente neutras e de massa extremamente pequena, mas não nula. Estão presentes em todo o universo e, em geral, atravessam a matéria sem interagir com ela. Trilhões dessas partículas passam pelo nosso corpo a cada segundo sem deixar qualquer sinal perceptível. Sua detecção, entretanto, é possível quando interagem com outras partículas, produzindo sinais que instrumentos especiais conseguem registrar — um evento relativamente raro.

A existência do neutrino foi proposta em 1930 pelo físico austríaco Wolfgang Pauli para explicar resultados observados no decaimento beta, um tipo de transformação radioativa em que a energia e o momento linear pareciam não ser conservados. Para preservar a lei da conservação da energia, Pauli sugeriu que uma partícula neutra e muito leve levava consigo parte da energia liberada no processo.

Em 1933, o físico italiano Enrico Fermi desenvolveu uma teoria para a interação fraca, responsável pelo decaimento beta, e adotou o nome “neutrino” para a partícula hipotética. A palavra, em italiano, significa “pequeno neutro”.

Como os neutrinos interagem muito pouco com a matéria, sua detecção experimental parecia extremamente difícil. A confirmação veio em 1956, quando os físicos Clyde L. Cowan e Frederick Reines utilizaram um reator nuclear como fonte de antineutrinos e construíram um detector capaz de registrar os raros sinais produzidos por suas interações com a matéria. O experimento confirmou a existência dessas partículas. Reines recebeu o Prêmio Nobel de Física de 1995; Cowan havia falecido em 1974.

Em 2002, Raymond Davis Jr. e Masatoshi Koshiba foram laureados com o Nobel de Física por suas contribuições à astronomia de neutrinos. Davis foi reconhecido pela detecção de neutrinos solares, enquanto Koshiba foi premiado por suas observações de neutrinos provenientes da supernova SN 1987A, na Grande Nuvem de Magalhães. Na mesma edição, Riccardo Giacconi recebeu metade do prêmio por suas contribuições pioneiras à astronomia de raios X.

Desde então, a astronomia de neutrinos avançou consideravelmente. Essas partículas são produzidas em diferentes processos, incluindo as reações nucleares que alimentam as estrelas, as explosões de supernovas, as interações de raios cósmicos com a matéria e os processos que ocorrem nas proximidades de objetos astrofísicos extremamente energéticos. Também existem neutrinos primordiais, produzidos no universo muito jovem, cuja população constitui uma previsão importante da cosmologia.

Como os neutrinos não possuem carga elétrica e raramente interagem com a matéria, suas trajetórias não são desviadas por campos magnéticos e eles podem atravessar grandes quantidades de matéria sem serem absorvidos. Isso permite que tragam informações de regiões distantes e de ambientes cósmicos densos, nos quais parte da radiação eletromagnética pode ser bloqueada ou absorvida.

Já na década de 1980, Francis Halzen percebeu que o gelo da Antártida poderia ser utilizado como meio de detecção de neutrinos de alta energia. Um volume imenso de gelo transparente, equipado com sensores capazes de captar sinais luminosos muito tênues, poderia funcionar como um detector de dimensões extraordinárias e ajudar os pesquisadores a investigar as origens dessas partículas.

Halzen ajudou a mobilizar pesquisadores e engenheiros em torno dessa ideia. Em 1992, começaram as primeiras tentativas de instalar sensores de luz no gelo do Polo Sul, dando início a uma longa trajetória de desenvolvimento tecnológico e científico.

O grande avanço veio décadas depois. Em 2013, o IceCube apresentou evidências convincentes de um fluxo de neutrinos de alta energia provenientes de fontes astrofísicas, demonstrando que era possível investigar o universo por meio dessas partículas. A busca por suas fontes cósmicas havia começado para valer.

Quando um neutrino interage com a matéria, pode produzir partículas eletricamente carregadas. Ao atravessarem o gelo, algumas dessas partículas emitem uma tênue luz azulada, conhecida como radiação Cherenkov. O IceCube foi projetado para captar essa luz e, a partir dela, reconstruir as características da interação.

O observatório registra a luz produzida por partículas secundárias quando neutrinos de alta energia interagem no gelo. As energias desses neutrinos podem ser milhares ou até bilhões de vezes superiores às energias características das reações de fusão que alimentam o Sol. A quantidade de luz detectada, sua distribuição e o momento em que chega aos sensores ajudam os pesquisadores a estimar a energia e a direção do neutrino original e, em determinados casos, inferir seu tipo.

O sistema consiste em aproximadamente um quilômetro cúbico de gelo instrumentado com sensores ópticos instalados em longos cabos, além de uma estrutura na superfície que recebe e processa os sinais. Os dados são transmitidos para análise científica, permitindo reconstruir os eventos registrados pelo detector.