Neste ano, a premiação foi dedicada ao estudo dos neutrinos. Laboratório ainda receberá investimento do FNDCT A Real Academia Sueca de Ciências concedeu o Prêmio Nobel de Física de 2026 para o físico belga Francis Halzen, professor da Universidade de Wisconsin-Madison, nos Estados Unidos. O prêmio reconhece o pesquisador por suas contribuições na criação do observatório de neutrinos, o IceCube, e por sua descoberta de neutrinos astrofísicos de alta energia. 

Ainda que a Astronomia com Multi-Mensageiros — campo de estudo criado a partir das descobertas de Halzen — seja nova, o Brasil já busca seu lugar na área. Os projetos Southern Wide-Field Gamma-ray Observatory (SWGO) e Cherenkov Telescope Array Observatory (CTAO) são iniciativas com participação nacional capazes de se relacionar com o IceCube por meio da observação de raios-gama e do estudo das fontes dos neutrinos astrofísicos de alta energia. 

O SWGO, que está prestes a iniciar sua construção nos Andes Chilenos, será o primeiro observatório deste tipo a observar o céu do Hemisfério Sul e entrar em sinergia com o laboratório de Halzen. 

“O observatório será um dos maiores observatórios de raios gama de altas energias do mundo e o primeiro de seu tipo no Hemisfério Sul. Seu objetivo será estudar alguns dos fenômenos mais extremos do Universo, como buracos negros, explosões estelares e os grandes aceleradores naturais de partículas que existem na nossa galáxia e além dela, responsável pela origem dos raios-cósmicos”, explica um dos líderes internacionais do laboratório, Ulisses Barres. 

O laboratório é uma colaboração científica internacional entre 17 países, tendo o Brasil, Alemanha e Estados Unidos entre os protagonistas. No Brasil, o responsável será o Centro Brasileiro de Pesquisas Físicas (CBPF), unidade de pesquisa vinculada ao Ministério da Ciência, Tecnologia e Inovação (MCTI). A implementação do SWGO ainda receberá financiamento do Fundo Nacional para o Desenvolvimento Científico e Tecnológico (FNDCT), da Financiadora de Estudos e Projetos (Finep), empresa pública também ligada ao MCTI. 

Segundo o Barres, o SWGO será formado por milhares de detectores de partículas distribuídos por uma área de aproximadamente um quilômetro quadrado. 

“O funcionamento do observatório se baseia em uma técnica indireta, chamada detecção Cherenkov em água. Quando os raios gama de altíssima energia, provenientes do espaço, atingem a atmosfera terrestre, eles produzem cascatas de partículas secundárias que chegam até o solo. O SWGO detectará essas partículas por meio de grandes tanques contendo água ultrapura, equipados com sensores de luz extremamente sensíveis. Ao atravessarem a água, algumas dessas partículas produzem pequenos flashes de luz, que são registrados pelos sensores. A partir dessa luz depositada nos tanques de água, conseguimos reconstruir a direção de chegada e a energia dos raios gama que deram origem às cascatas”, continua o doutor em Astrofísica e pesquisador do CBPF. 

O laboratório está em fase final de desenvolvimento tecnológico e início da preparação para a construção. “A previsão é iniciar a instalação dos primeiros detectores experimentais no Chile em 2027, avançando para uma configuração inicial de engenharia em 2028 e para a produção e instalação de detectores em larga escala a partir de 2029. Como se trata de um observatório modular, ele poderá começar a produzir resultados científicos antes mesmo de sua conclusão definitiva, com os primeiros resultados científicos já esperados entre 2030-2031”, finaliza o pesquisador. 

A Antártida como novo caminho 

No fim dos anos 1980, Francis Halzen passou a estudar as partículas mais misteriosas da física: os neutrinos. Elas são partículas subatômicas sem carga elétrica e com massa minúscula produzidas no interior do sol e na própria atmosfera.  

Na astronomia, os neutrinos são vistos como mensageiros cósmicos, já que, por não terem carga elétrica, eles atravessam facilmente obstáculos, sem ter suas trajetórias desviadas pela interação com campos magnéticos, além de coletar informações de regiões do universo. 

Exatamente por essas características que os neutrinos são muito difíceis de serem notados e precisam de um detector gigantesco. Foi nesse contexto que Halzen ajudou a desenvolver o observatório IceCube, que utiliza o gelo altamente transparente da Antártida como um megatelescópio. 

IceCube

Construído nos verões entre 2004 e 2010, a ideia do IceCube era instalar sensores capazes de detectar os sinais de luz resultantes da interação dos neutrinos com o gelo nas regiões mais profundas e escuras da Antártida, no Polo Sul. 

Quando um neutrino sofre uma das raras interações com os átomos de gelo, é produzida uma partícula secundária eletricamente carregada, um múon. Devido à grande energia gerada, esse múon move-se com uma velocidade superior à da própria luz no gelo, gerando um clarão batizado de luz Cherenkov, que é capaz de ser detectado pelo telescópio. 

Por meio dos diversos sensores instalados, é possível registrar não apenas o tempo e a intensidade da luz Cherenkov, como também o rastro deixado pela passagem do múon pelo volume do gelo. Com isso, os cientistas reconstroem a direção de onde a partícula chegou e estimar a energia do neutrino, compondo, assim, um mapa do céu.

Em 2013, o laboratório detectou 28 neutrinos de energia muito alta, mas não compatível com os processos capazes de gerar neutrino na atmosfera. Isso significa que sua origem era necessariamente astrofísica.

Quatro anos depois, em 2017, foi detectado um neutrino extremamente energético vindo da mesma direção de uma galáxia distante chamada TXS 0506+056. Quando a partícula foi observada, a Galáxia estava emitindo uma intensa rajada de raios gamas, o que permitiu ligar, pela primeira vez, a provável fonte de origem do neutrino.

Novamente, em 2022, o IceCube encontrou evidências de neutrinos de outra galáxia, a NGC 1068. Essa possui grande atividade energética e abriga um buraco negro supermassivo obscurecido por gás e poeira. No ano seguinte, o laboratório produziu a primeira imagem da Via Láctea feita com neutrinos.

Diferente de um telescópio comum, o IceCube é formado por 5.160 sensores de luz distribuídos por 86 cabos subterrâneos enterrados entre 1,5 e 2,5 quilômetros de profundidade.