Francis Halzen, il fisico premio Nobel che non è mai stato al Polo Sud del suo telescopio

Francis Halzen

Nascita	23 marzo 1944 Tienen, Belgium
Professione	Fisico
Premi	Premio Balzan · Premio Cocconi · Premio Julius Wess

Francis Halzen non ha mai messo piede sul ghiaccio che lo ha reso famoso. Per decenni, il fisico dell’University of Wisconsin–Madison ha sostenuto che un blocco di ghiaccio glaciale antartico sotto il Polo Sud, disseminato di sensori luminosi, potesse intercettare particelle provenienti dai luoghi più violenti dell’universo. Ha scritto i progetti e guidato la collaborazione che ha costruito il rivelatore. Le campagne di perforazione e i lavori sul ghiaccio, stagione dopo stagione, sono stati affidati ad altri. Quest’autunno l’Accademia reale svedese delle scienze gli ha conferito il Premio Nobel per la Fisica, assegnandolo soltanto a lui, per un osservatorio realizzato da centinaia di scienziati e ingegneri.

È questa solitudine l’aspetto più singolare della vicenda. I premi per la fisica vanno di solito a due o tre persone, mentre IceCube è frutto di una collaborazione che coinvolge più di una dozzina di Paesi. Lo stesso Halzen racconta le origini del progetto come una catena di coincidenze. «Mi ci sono ritrovato coinvolto per caso», ha detto in un’intervista di storia orale con l’American Institute of Physics: dei quattro fondatori, era l’unico ad aver mai scritto una proposta progettuale.

La strada che lo ha portato al Polo Sud è iniziata molto lontano dai ghiacci. È nato il 23 marzo 1944 a Tienen, una città del Brabante fiammingo. Ha studiato fisica all’Università Cattolica di Lovanio, conseguendo la laurea magistrale nel 1966 e il dottorato nel 1969 con una tesi, scritta in olandese, sulle simmetrie spezzate degli adroni. Ha poi trascorso due anni come ricercatore associato al CERN, il laboratorio europeo di fisica delle particelle vicino a Ginevra, prima di attraversare l’Atlantico e trasferirsi a Madison, dove lavora ormai da più di mezzo secolo.

In Wisconsin si è occupato, come teorico, di quark e collisioni negli acceleratori. Nel 1977 è diventato professore ordinario e, nel 1984, direttore dell’Institute for Elementary Particle Physics Research dell’università, incarico che ricopre tuttora. Nello stesso anno ha pubblicato con il fisico britannico Alan D. Martin Quarks and Leptons, diventato presto un manuale di riferimento per la fisica delle particelle. Il suo interesse si stava già spostando verso i raggi cosmici, che colpiscono la Terra con energie irraggiungibili da qualsiasi laboratorio.

Nel 1987 venne a sapere di un progetto sovietico per rilevare i neutrini nel ghiaccio antartico con antenne radio. Giudicò il segnale troppo debole, ma continuò a pensare al ghiaccio. I neutrini non hanno carica e hanno una massa quasi nulla. Attraversano il pianeta senza fermarsi, ed è proprio questo a renderli utili: arrivano in linea retta dal luogo in cui sono stati prodotti. Nelle rare occasioni in cui colpiscono un nucleo atomico, generano una particella carica che emette un debole lampo blu. La proposta di Halzen era cercare quei lampi nel ghiaccio limpido, buio e stabile sotto il Polo Sud. Nel 1988 la presentò a una conferenza in Polonia insieme a John Learned, che guidava un progetto per un rivelatore sottomarino al largo delle Hawaii. «Ho tenuto una conferenza sul concetto AMANDA… giusto per vedere se qualcuno mi avrebbe cacciato dal palco ridendo», ha ricordato. Nessuno rise.

Il progetto pilota, AMANDA, prese forma intorno al 1990 con un piccolo gruppo di fisici, tra cui Bob Morse, collega di Halzen in Wisconsin e responsabile scientifico ufficiale del progetto. Per poco non fece naufragare l’intera idea. Vicino alla superficie, il ghiaccio era pieno di minuscole bolle d’aria che disperdevano la luce a tal punto che un lampo perdeva quasi subito la sua direzione. Più in profondità, invece, il ghiaccio si rivelò molto più limpido di quanto chiunque avesse previsto. AMANDA dimostrò che il metodo poteva rilevare i neutrini e che un vero telescopio avrebbe dovuto essere molto più grande e profondo.

Nel 2001 Halzen diventò responsabile scientifico principale del progetto successivo, IceCube. Dopo sei anni di lavoro, durante i quali le squadre scioglievano il ghiaccio con acqua calda per aprire i fori e calavano stringhe di sensori prima che l’acqua ricongelasse, l’osservatorio fu completato nel 2011: un chilometro cubo di ghiaccio strumentato, con 5.160 moduli ottici collocati a profondità comprese tra circa 1.450 e 2.450 metri. Nel 2013 la collaborazione pubblicò le prime prove dell’esistenza di neutrini ad alta energia provenienti da oltre il sistema solare: particelle molto più energetiche di quelle accelerate al Large Hadron Collider del CERN. La rivista Physics World lo nominò risultato scientifico dell’anno. Studi successivi hanno ricondotto i neutrini a un blazar in fase di intensa attività chiamato TXS 0506+056, alla galassia attiva NGC 1068 e, nel 2023, al piano della nostra Via Lattea.

La motivazione del Nobel premia «contributi decisivi», una formulazione che pesa. Halzen è un teorico e, come ha dichiarato lui stesso, non è mai stato in Antartide, né durante AMANDA né in seguito. Un saggio pubblicato dall’American Institute of Physics dopo l’annuncio ha sostenuto che non è «meglio considerarlo una forza motrice unica o il genio dietro al progetto»; anche il libro di Mark Bowen sul progetto, The Telescope in the Ice, dedica ampio spazio a persone come Morse e Bruce Koci, specialista nella perforazione del ghiaccio. Halzen non lo contesta. «Non sarei stato il responsabile scientifico principale se non me l’avessero chiesto», ha detto, ricordando che gli fu comunicato che il progetto non sarebbe andato avanti senza di lui in quel ruolo proprio mentre i finanziamenti stavano per essere approvati. Anche la ricerca presenta una lacuna: IceCube ha dimostrato l’esistenza di un flusso costante di neutrini cosmici, eppure la maggior parte di essi non ha ancora una sorgente identificata; persino il candidato più promettente, NGC 1068, è stato rilevato con un livello di confidenza statistica inferiore alla soglia che i fisici usano per dichiarare una scoperta.

L’annuncio del 6 ottobre 2026 lo ha raggiunto in Italia, pochi giorni dopo il suo intervento su IceCube a un festival scientifico di Bergamo. «È stata una sorpresa enorme, non me l’aspettavo affatto», ha detto al telefono durante la conferenza stampa a Stoccolma. È la prima persona a ricevere da sola il premio per la fisica dal 1992, l’undicesimo Nobel belga e il primo membro attivo del corpo docente del Wisconsin a riceverne uno dal 1975. All’inizio dello stesso anno l’American Physical Society gli aveva conferito la sua medaglia per gli eccezionali risultati nella ricerca; nel 2024 era stato eletto alla US National Academy of Sciences.

Halzen ha trattato il premio come una leva. «Sto lavorando a una proposta e spero che questo premio mi aiuti a farla approvare», ha detto ai giornalisti a Madison, tra le risate. La sua collaborazione sta già progettando IceCube-Gen2, un ampliamento che dovrebbe estendersi su circa otto chilometri cubi di ghiaccio e la cui costruzione completa non è ancora finanziata; nel frattempo, telescopi per neutrini concorrenti sono in costruzione nel Mediterraneo e nel lago Bajkal. Halzen, che ha 82 anni, riceverà la medaglia a Stoccolma il 10 dicembre. Il progetto che, come ha raccontato lui stesso, qualcuno definiva un’«idea carina» che «non avrebbe mai funzionato» continua a registrare lampi nel buio, e la maggior parte dei luoghi da cui provengono non ha ancora un nome.

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