Juan Carlos Díaz Vélez, pesquisador do Wisconsin IceCube Particle Astrophysics Center, viveu um momento marcante ao amanhecer do dia do anúncio do Prêmio Nobel de Física de 2026. "Por algum motivo, acordei às 5h30 e a primeira coisa que fiz foi acessar o site do New York Times para verificar os títulos", contou Díaz Vélez. "Para minha grande surpresa, havia uma notícia urgente: Francis Halzen acabara de ser agraciado com o Nobel de Física. Imediatamente comecei a enviar mensagens, só para descobrir que meus colegas na Europa já sabiam há bastante tempo."
Díaz Vélez trabalha sob o comando direto do novo laureado. Ao chegar ao escritório do WIPAC, todos sorriam e se parabenizavam. "Nos reunimos na sala de conferências para assistir à coletiva de imprensa com Francis Halzen, que estava na Itália participando de um congresso", explicou o pesquisador. "Vamos esperar o retorno dele para comemorar adequadamente, mas enquanto isso, continuaremos trabalhando no estudo dos neutrinos, porque esse trabalho nunca termina."
O serviço consiste em detectar uma partícula evasiva utilizando detectores dentro de um enorme bloco de gelo. "Nêutrinos são partículas subatômicas que participam de reações nos núcleos dos átomos", detalha Díaz Vélez. "São produzidos pela radioatividade na Terra — e até em melancias e bananas, devido ao seu conteúdo de potássio-40 — assim como em nossos próprios corpos."
No entanto, ninguém percebe essas partículas. Elas não interagem facilmente com a matéria. Como o próprio nome sugere, os nêutrinos não possuem carga elétrica, então podem viajar pelo espaço em linha reta sem serem afetados por campos magnéticos, e atravessam constantemente a Terra inteira sem interagir com um único átomo. "Os nêutrinos provenientes do Sol são tão abundantes que um bilhão deles atravessa a unha do polegar a cada segundo", afirmou Díaz Vélez.
Os nêutrinos estudados pela equipe de Halzen não são as partículas banais que encontramos constantemente sem saber. Os pesquisadores estão interessados em nêutrinos de altíssima energia que vêm do fundo do cosmos. Essas partículas cósmicas podem se originar de remanescentes de supernovas ou até de buracos negros. Os intensos campos magnéticos desses fenômenos podem acelerar partículas como prótons a energias muito elevadas.
"Quando essas partículas colidem com o meio interestelar — que consiste em gás e plasma — produzem raios gama e nêutrinos", explicou Díaz Vélez. "Por isso, os nêutrinos são mensageiros perfeitos das fontes de raios cósmicos de alta energia. As fontes de nêutrinos de maior energia que detectamos vêm de núcleos galácticos ativos, que contêm buracos negros supermassivos."
A equipe da qual Díaz Vélez faz parte detectou esses nêutrinos em uma instalação localizada no Pólo Sul geográfico conhecida como Observatório de Nêutrinos IceCube — sem relação com o famoso rapper. O observatório contém um arranjo de 5.160 sensores ópticos enterrados profundamente no subsolo, cobrindo um quilômetro cúbico de gelo.
"O manto de gelo do Pólo Sul é muito transparente a uma profundidade de 1,5 quilômetro, então os sensores podem detectar a luz produzida por partículas subatômicas chamadas múons, que são geradas como resultado de interações raras entre nêutrinos e átomos de gelo", afirmou Díaz Vélez, que também participou da construção do IceCube em 2010. O observatório começou a operar no ano seguinte.
A primeira grande descoberta do projeto foi a detecção de nêutrinos de fontes astrofísicas fora do nosso sistema solar. Uma das fontes mais notáveis foi TXS 0506+056, identificada em colaboração com outros observatórios que coletaram vários sinais de raios gama, ópticos e de rádio. TXS 0506+056 é um blazar de alta energia, uma galáxia que parece extremamente brilhante e orbita um buraco negro supermassivo. Os pesquisadores procuraram outros objetos com características semelhantes e confirmaram que essa classe de fontes é capaz de produzir nêutrinos de alta energia. Mais recentemente, conseguiram observar a Via Láctea como uma fonte difusa de nêutrinos.
Além da astronomia, o IceCube contribuiu significativamente para a compreensão da natureza e do comportamento dessas partículas. Por exemplo, existem três tipos conhecidos de nêutrinos, e os laureados com o Nobel de Física do ano anterior descobriram que essas partículas podem se transformar de um tipo para outro durante a viagem. O IceCube permitiu medições cada vez mais precisas desse fenômeno.
"Outra área de pesquisa são os raios cósmicos, na qual me concentro", disse Díaz Vélez. "Descobrimos que eles não vêm uniformemente de todas as direções, mas sim de direções preferenciais, e isso nos informa sobre a distribuição de suas fontes na galáxia."
Os raios cósmicos consistem em prótons e núcleos de átomos mais pesados, e constituem uma parcela muito significativa dos dados do projeto. "Detectar um nêutrino é como procurar uma agulha em um palheiro", compara o pesquisador. "Para cada nêutrino que o IceCube detecta, mais de um milhão de múons produzidos por raios cósmicos são detectados."
Díaz Vélez atua como coordenador de produtos da colaboração IceCube, supervisionando o processamento de dados experimentais e a produção de simulações. "Isso envolve calcular a direção de chegada, a energia e o tipo de partícula detectada a cada dois milissegundos", detalhou. "Também precisamos simular raios cósmicos e nêutrinos em taxas comparáveis. Ambas as tarefas exigem redes de computação de alto desempenho distribuídas ao redor do mundo, totalizando aproximadamente 10.000 núcleos de CPU e 1.000 GPUs."
O pesquisador destaca que, embora o projeto IceCube esteja baseado na Antártida e tenha sede em Wisconsin, é uma colaboração internacional de 450 pessoas em 58 instituições de 14 países. Muitos dos envolvidos são estudantes de mestrado e doutorado, e embora o prêmio leve o nome de apenas um cientista, por trás desse nome está o trabalho de dezenas de colegas.
"Vale mencionar que Francis é uma grande figura e líder, mas também uma pessoa muito amigável e generosa", afirmou Díaz Vélez. "De modo geral, o vemos mais como um colega do que como um chefe. Na verdade, se não fosse pela paixão e dedicação dele, esse experimento nunca teria sido bem-sucedido."
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