Francis Halzen

Francis Halzen è nato e cresciuto in Belgio. Si è laureato in Fisica all'Università di Louvain (KU Louvain) nel 1966. Tra il 1969 e il 1971 ha lavorato come collaboratore scientifico al CERN. Dal 1972 è professore alla University of Wisconsin-Madison. Ha ideato e proposto la possibilità di rivelare neutrini di origine cosmica nel ghiaccio già alla fine degli anni '80, diventando Principal Investigator dei progetti AMANDA e IceCube.

Nel 2026 gli viene assegnato il Premio Nobel per la fisica con la motivazione "per i contributi decisivi all'Osservatorio di neutrini IceCube e per la scoperta di neutrini di alta energia di origine astrofisica" divenendo così la prima persona a vincere in solitaria il Nobel per la fisica dopo Georges Charpak nel 1992.

Molto schematicamente, IceCube, completato nel 2010 e tuttora in fase di presa dati e potenziamento, consiste in una serie di cavi verticali (stringhe) che portano una serie di sensori ottici fotomoltiplicatori distribuiti a intervalli regolari lungo la loro lunghezza. Ogni stringa è calata a grande profondità (tra 1450 e 2450 metri) nel ghiaccio del Polo Sud e porta con sé alimentazione e trasmissione dati. I sensori rivelano la luce Cherenkov prodotta nel ghiaccio dalle particelle cariche generate dalle interazioni di neutrini. Le attuali 91 stringhe equipaggiano un volume di circa 1 km³ di ghiaccio, che alla profondità di IceCube è estremamente trasparente.

Nel 2013 IceCube ha annunciato la prima evidenza di neutrini ad alta energia (fino a 2 PeV, dove un PeV equivale a 10¹⁵ elettronvolt) extragalattici. Prima di allora, gli unici neutrini extraterrestri identificati provenivano dal Sole o dalla Supernova 1987A.

Nel luglio 2018, IceCube ha annunciato di aver misurato con precisione la direzione di un neutrino di altissima energia emesso dal blazar TXS 0506+056, un nucleo galattico attivo situato a 5,7 miliardi di anni luce di distanza nella direzione della costellazione di Orione, i risultati avevano una significatività statistica di 3 deviazioni standard. Questa è stata la prima volta in cui un rilevatore di neutrini è stato utilizzato per localizzare un oggetto nello spazio e indicarlo come fonte di raggi cosmici. Decine di telescopi terrestri e spaziali (tra cui Fermi-LAT e MAGIC) hanno puntato le coordinate osservando simultaneamente un'intensa emissione in raggi gamma, ottico, radio e raggi X.

Nel 2020 è stata annunciata la prova della risonanza di Glashow con una significatività statistica di 2,3 deviazioni standard (formazione del bosone W nelle collisioni di un antineutrino da circa 6 PeV con un elettrone).

Analizzando un decennio di dati raccolti, nel 2022 IceCube ha individuato un secondo punto di origine con significatività statistica di 4,2 deviazioni standard: la galassia a spirale attiva NGC 1068 (M77). A differenza di TXS 0506+056, NGC 1068 è una galassia il cui centro è fortemente oscurato da polveri e gas che bloccano gran parte della radiazione elettromagnetica (come i raggi gamma). I neutrini sono stati gli unici "messaggeri" in grado di uscire dalla galassia, rivelando l'accelerazione di particelle nelle immediate vicinanze del buco nero centrale.

Esistono altri telescopi di neutrini attualmente in presa dati e completamento: KM3NeT è in costruzione e contemporanea presa dati nel Mar Mediterraneo nei due siti di ARCA (ottimizzato per la rivelazione di neutrini con energie dell'ordine di TeV–PeV, al largo di Portopalo di Capo Passero, Sicilia) e ORCA (ottimizzato per neutrini al GeV–TeV, al largo di Tolone, Francia). Un terzo telescopio di neutrini in funzione è Baikal-GVD (Lago Bajkal): a fine 2025 comprendeva 14 cluster con 117 stringhe e 4212 moduli ottici, per circa 0,7 km³.

Altri progetti in fase di preparazione si trovano nell'Oceano Pacifico e in Cina.

• (EN) Quark & Leptons. An Introductory Course in Modern Particle Physics, con Alan D. Martin, Wiley, 2008.

• (EN) The First Decade of High-Energy Neutrino Astronomy and Neutrino Physics.

• 1994 – membro della American Physical Society

• 2013 – Premio Breakthrough of the Year dalla rivista Physics World per la prima scoperta di neutrini cosmici extragalattici

• 2015 – Premio Balzan

• 2015 – Premio Cocconi della High Energy and Particle Phyisics Division della Società Europea di Fisica

• 2018 – membro dell'Academia Europæa

• 2024 – membro della National Academy of Sciences americana

• 2026 – APS Medal for Exceptional Achievement in Research, il premio più importante dell'American Physical Society, per la leadership di IceCube e la scoperta dei neutrini astrofisici di alta energia e delle loro sorgenti.

• 2026 – Premio Nobel per la fisica