Cada segundo, miles de millones de partículas procedentes del Sol atraviesan nuestro cuerpo sin que nos demos cuenta. Son neutrinos, unas partículas extraordinariamente pequeñas que pueden recorrer enormes distancias y atravesar la Tierra sin apenas interactuar con la materia. Su presencia es constante, pero detectarlas sigue siendo uno de los grandes desafíos de la física.
En la Antártida, un observatorio enterrado bajo el hielo ha conseguido registrar neutrinos procedentes de regiones lejanas del universo con energías aproximadamente 10.000 millones de veces superiores a las de un neutrino solar típico. Estas partículas permiten investigar algunos de los acontecimientos más extremos del cosmos, aunque los científicos todavía no saben de dónde proceden muchos de los ejemplares detectados.
El instrumento se llama IceCube y utiliza un enorme volumen de hielo del Polo Sur para identificar el paso de estas partículas. Su importancia ha quedado reflejada en el Premio Nobel de Física de 2026, concedido a Francis Halzen por sus contribuciones al desarrollo del observatorio y al descubrimiento de neutrinos astrofísicos de alta energía. Ahora, una explicación científica de la Universidad de California en San Diego repasa qué hace tan especiales estos hallazgos y por qué siguen planteando tantas preguntas.
¿Qué son los neutrinos y por qué atraviesan casi cualquier material
Los neutrinos son partículas elementales que no tienen carga eléctrica y poseen una masa extremadamente pequeña. Los científicos conocen tres tipos, denominados electrónicos, muónicos y tauónicos, aunque todavía no han logrado determinar con precisión sus masas ni explicar completamente de dónde proceden.
Su característica más llamativa es que interactúan muy pocas veces con otras partículas. Esto les permite atravesar grandes cantidades de materia sin ser absorbidos ni desviarse de forma apreciable, una propiedad por la que se han ganado el apodo de partículas fantasma.
El Sol produce neutrinos continuamente mediante las reacciones nucleares que tienen lugar en su interior. Según las estimaciones citadas por la Universidad de California en San Diego, alrededor de 100.000 millones de estas partículas atraviesan cada segundo una superficie de un centímetro cuadrado, sin que podamos percibir su paso.
Pero también llegan neutrinos desde regiones mucho más lejanas. Algunos se originan en explosiones de estrellas y otros procesos astrofísicos de gran energía, mientras que la procedencia exacta de muchos sigue siendo desconocida. A diferencia de la luz, estas partículas pueden escapar de entornos muy densos y transportar información sobre fenómenos difíciles de observar directamente.
La idea de su existencia apareció en 1930, cuando el físico Wolfgang Pauli propuso que una partícula desconocida podía explicar una aparente pérdida de energía durante determinados procesos radiactivos. La hipótesis tardó más de dos décadas en confirmarse: en 1956, Clyde Cowan y Frederick Reines consiguieron detectar experimentalmente neutrinos.
Desde entonces, estas partículas se han convertido en una herramienta fundamental para estudiar tanto las estrellas como la evolución del universo. Su presencia durante las primeras etapas del cosmos también influye en las predicciones de los modelos cosmológicos. De hecho, una reciente medición del helio formado durante los primeros minutos posteriores al Big Bang ha permitido establecer nuevas restricciones sobre las partículas que existían entonces.
IceCube utiliza un kilómetro cúbico de hielo para encontrar partículas fantasma
La dificultad de detectar neutrinos obligó a los investigadores a buscar un lugar donde pudieran observar un volumen enorme de materia. Cuanto mayor es ese volumen, más posibilidades existen de que alguna de estas partículas produzca una interacción que pueda registrarse.
Francis Halzen y sus colaboradores encontraron una solución en el Polo Sur. Bajo la superficie de la Antártida, el hielo es lo suficientemente transparente como para permitir que unos sensores especiales detecten pequeños destellos de luz. Sobre esa idea se construyó IceCube, un observatorio que utiliza aproximadamente un kilómetro cúbico de hielo como parte de su detector.
Para ponerlo en funcionamiento, los investigadores perforaron el hielo e instalaron largas cadenas de sensores ópticos a profundidades que superan los dos kilómetros. Los instrumentos permanecen enterrados y registran las señales luminosas producidas cuando un neutrino interactúa ocasionalmente con los átomos del hielo.
El fenómeno que permite observarlas se conoce como radiación de Cherenkov. Cuando una de estas interacciones genera una partícula con carga eléctrica, esta puede desplazarse más rápido que la luz dentro del hielo y producir un breve resplandor azulado.
Eso no significa que se supere la velocidad de la luz en el vacío. La luz viaja más despacio cuando atraviesa determinados materiales, como el agua o el hielo, y una partícula cargada puede moverse más rápido que ella dentro de ese medio sin contradecir las leyes de la relatividad.
Los sensores de IceCube registran la intensidad de los destellos y el momento en que aparecen. A partir de esos datos, los investigadores pueden estimar la energía del neutrino y reconstruir la dirección desde la que llegó, aunque la precisión varía según las características de cada interacción.
Esta capacidad ha permitido desarrollar una forma de astronomía que no depende exclusivamente de la radiación electromagnética. Los telescopios tradicionales observan el universo mediante distintas formas de luz, mientras que IceCube estudia partículas capaces de escapar de regiones donde esa radiación puede quedar atrapada o ser absorbida.
Entre los lugares que interesan a los científicos están los entornos de agujeros negros activos y otros objetos capaces de liberar enormes cantidades de energía. Las observaciones de agujeros negros supermasivos en las primeras etapas del universo muestran la diversidad de estos sistemas, aunque todavía no todas las fuentes de neutrinos cósmicos han podido identificarse.
Los neutrinos más energéticos podrían revelar fenómenos desconocidos
Los neutrinos que llegan desde el espacio profundo son muy diferentes de los que produce habitualmente nuestra estrella. Mientras que los neutrinos solares tienen energías relativamente bajas, algunos de los registrados en IceCube alcanzan valores extraordinarios y son mucho menos frecuentes.
George Fuller, profesor de Física de la Universidad de California en San Diego, explica que algunos neutrinos de energía extremadamente alta detectados por IceCube transportan alrededor de 10.000 millones de veces más energía que un neutrino solar típico. No se trata de partículas más grandes, sino de una diferencia enorme en la energía que llevan consigo.
Fuller también menciona un neutrino registrado por otro experimento similar cuya energía fue unas 200 veces superior a la de esos eventos de IceCube. Su origen todavía se desconoce, pero el hallazgo muestra que existen procesos cósmicos capaces de generar partículas con energías difíciles de explicar.
Una de las ventajas de los neutrinos es que, al carecer de carga eléctrica, no sufren las desviaciones provocadas por los campos magnéticos que afectan a otras partículas. Por eso, su dirección de llegada puede ayudar a localizar los lugares donde se produjeron, aunque las limitaciones de las mediciones no siempre permiten identificar una fuente concreta.
Los investigadores estudian especialmente los alrededores de agujeros negros activos, las explosiones estelares y otros entornos donde las partículas pueden acelerarse a velocidades cercanas a la de la luz. En determinadas condiciones, sus interacciones generan neutrinos que viajan durante millones o miles de millones de años antes de llegar a la Tierra.
El interés científico también alcanza las primeras etapas del universo. En el desierto de Atacama, en Chile, el Observatorio Simons estudia la radiación cósmica de fondo, una señal que conserva información de cuando el cosmos tenía aproximadamente 380.000 años. Sus mediciones pueden ayudar a investigar las propiedades de los neutrinos presentes durante aquella época.
Se trata de una línea de investigación diferente de la desarrollada por IceCube. Mientras el observatorio antártico detecta neutrinos de alta energía producidos en procesos astrofísicos, los instrumentos que estudian el universo primitivo buscan señales indirectas de cómo estas partículas influyeron en su evolución.
La radiación cósmica de fondo también sirve para investigar la forma y la evolución del universo, de modo que sus mediciones complementan las obtenidas mediante otras técnicas astronómicas. Combinar distintos tipos de observaciones permite comprobar las predicciones de los modelos físicos desde perspectivas diferentes.
Por ahora, uno de los grandes interrogantes sigue siendo qué fenómenos producen los neutrinos más energéticos registrados en la Tierra. IceCube ha demostrado que es posible detectar estas partículas y estudiar su procedencia, pero identificar los lugares exactos donde nacen continúa siendo una tarea compleja.
Cada detección aporta una nueva pista sobre los procesos que tienen lugar en las regiones más extremas del cosmos. Y gracias a un observatorio enterrado bajo el hielo de la Antártida, los científicos pueden investigar acontecimientos que ocurrieron a distancias enormes sin depender únicamente de la luz que llega hasta nuestros telescopios.