Francis Halzen Arquivo Pessoal O físico belga Francis Halzen quebrou nesta terça-feira (6) uma marca que se mantinha havia mais de 30 anos: tornou-se o primeiro cientista em décadas a ganhar sozinho o Nobel de Física. Desde 1992, o prêmio vinha sendo sempre dividido entre dois ou três pesquisadores. Professor da Universidade de Wisconsin-Madison (EUA), Halzen foi premiado pela Academia Real das Ciências da Suécia por suas contribuições decisivas ao Observatório de Neutrinos IceCube, no Polo Sul.
O último a receber a láurea sem dividi-la foi o francês Georges Charpak, que, assim como o belga, foi reconhecido por um instrumento capaz de revelar partículas invisíveis. Georges Charpak Nobel A invenção de Charpak, de 1968, é uma caixa com gás atravessada por fios metálicos eletrizados. Quando uma partícula passa por ela, arranca elétrons do gás e gera uma pequena corrente no fio mais próximo.
Computadores registram esses sinais e reconstroem o caminho da partícula. A câmara de Charpak tornou a coleta de dados mil vezes mais rápida do que os métodos fotográficos usados até então. Com ela, os físicos passaram a conseguir flagrar interações raríssimas, às vezes uma em um bilhão, que revelam o interior da matéria.
Hoje, quase todo experimento de física de partículas usa algum detector derivado dela, que também chegou à medicina, na detecção de raios X. E o que fez Francis Halzen ganhar sozinho depois de tantos anos? Halzen foi premiado por transformar uma ideia ousada em instrumento científico.
Em 1988, ele propôs usar o gelo do Polo Sul para flagrar neutrinos. Para você entender: os neutrinos são partículas que atravessam a Terra e o corpo humano a todo instante sem deixar rastro. A proposta deu origem ao IceCube, um quilômetro cúbico de gelo equipado com sensores de luz e concluído em 2011.
(Veja a imagem abaixo) O detector funciona à espera de um evento raríssimo: o choque de um neutrino com o núcleo de um átomo do gelo. Quando isso acontece, surge um clarão de luz que os sensores registram. A partir desse brilho, os cientistas calculam a energia da partícula e a direção de onde ela veio.
Observatório de Neutrinos IceCube Ilya Bodo/IceCube/NSF A astronomia de neutrinos não começou com Halzen. Nos anos 1960, o americano Raymond Davis Jr. detectou neutrinos vindos do Sol.
Em 1987, o japonês Masatoshi Koshiba registrou uma chuva dessas partículas produzida pela explosão de uma estrela em uma galáxia vizinha. Os dois dividiram o Nobel de 2002. Em 2015, Takaaki Kajita e Arthur McDonald foram premiados por mostrar que os neutrinos mudam de tipo durante a viagem.
O IceCube levou esse campo a outro patamar. Pouco depois de concluído, o observatório captou os primeiros neutrinos de altíssima energia e, alguns anos mais tarde, confirmou que parte deles vinha de muito além do Sistema Solar. Pela primeira vez, a ciência tinha uma forma de rastrear partículas lançadas pelos aceleradores naturais do universo, capazes de atingir energias até um milhão de vezes maiores que as obtidas nos laboratórios da Terra.
A vantagem do neutrino está em chegar intacto. Os prótons que viajam pelo espaço têm a trajetória desviada por campos magnéticos e não revelam de onde vieram. A radiação gama perde força ao interagir com luz e matéria pelo caminho.
Já o neutrino, sem carga elétrica, atravessa nuvens de poeira e distâncias enormes sem mudar de rota, e por isso aponta para a fonte que o produziu. Os primeiros alvos já apareceram. O IceCube registrou 79 neutrinos que parecem vir da galáxia ativa NGC 1068, embora as evidências ainda não bastem para confirmá-la como fonte.
Os pesquisadores também observaram neutrinos de alta energia gerados na própria Via Láctea, provavelmente quando raios cósmicos colidem com o gás rarefeito entre as estrelas. Para o público, o ganho principal ainda é conhecimento: entender onde e como nascem as partículas mais energéticas do cosmos, um mistério que outras formas de observação não conseguiram resolver.
Os neutrinos podem revelar fenômenos escondidos por poeira ou distantes demais para serem vistos com luz, e talvez até eventos cósmicos ainda desconhecidos. O caminho aberto por Halzen já está sendo seguido. Telescópios de neutrinos instalados em água, e não em gelo, estão em diferentes fases de desenvolvimento no Lago Baikal, na Rússia, no Mar Mediterrâneo, no Mar da China Meridional e na costa oeste do Canadá.
No Polo Sul, a próxima etapa já tem nome: o IceCube-Gen2, que deve chegar a oito quilômetros cúbicos de gelo.