Neutriner är universums mest asociala partiklar. De strömmar genom jorden, genom våra kroppar och ut på andra sidan som om ingenting hade hänt – för för dem händer nästan ingenting. Dessa osynliga partiklar är bland det svåraste som existerar att detektera, ändå hittar forskarna ständigt nya sätt att fånga bevis för deras passage, vilket öppnar nya fönster mot kosmos och dess mest extrema miljöer.

Fältet har varit anmärkningsvärt produktivt för något som bygger på partiklar som vägrar interagera med någonting. Neutrinoforskningen har bidragit till fem Nobelpris i fysik. I år tilldelades fysikern Francis Halzen priset "för avgörande bidrag till IceCube Neutrino Observatory och upptäckten av högenergineutriner av astrofysiskt ursprung".

George Fuller, Distinguished Professor i fysik vid University of California San Diego, har ägnat decennier åt att studera kärnfysik, partikelastrofysik och kosmologi. Han samarbetade också med Halzen om en tidig vetenskaplig artikel om IceCube. Hans expertis hjälper till att förklara vad som gör neutriner så ovanliga – och varför forskarna byggde ett enormt observatorium djupt inne i den antarktiska isen för att studera dem.

Neutriner tillhör en grupp som kallas elementarpartiklar, vilka forskarna tror inte har några mindre beståndsdelar. De finns i tre varianter: elektron-, myon- och tauneutriner. Till skillnad från elektriskt laddade partiklar har neutriner ingen elektrisk laddning. De har massa, men den är utomordentligt liten – potentiellt runt 10 miljoner gånger mindre än en elektrons massa. Deras exakta massor är fortfarande okända, liksom mekanismen som ligger bakom att de uppstår.

En annan anmärkningsvärd egenskap är deras förmåga att färdas genom materia med nästan inget motstånd. Eftersom neutriner så sällan interagerar med andra partiklar kan de korsa enorma avstånd i hastigheter nära ljusets.

Neutriner kommer från många olika platser, bland annat solen, avlägsna regioner i rymden och källor som forskarna ännu inte har identifierat. De är också förbluffande vanliga. Uppskattningar tyder på att universum innehåller ungefär 10^89 neutriner, vilket motsvarar ungefär en miljard för varje atom som existerar.

"Neutriner är verkligen spöklika partiklar", säger Fuller. "Det är svårt att stoppa dem. Det är svårt att fånga dem. Hur vet vi ens att de finns eller var de är?"

Trots sin undflyende natur interagerar neutriner ibland med materia genom en fundamental kraft som kallas svag interaktion. Denna kraft är ungefär 20 storleksordningar svagare än elektromagnetismen. Sådana interaktioner kan få neutriner att spridas eller absorberas, vilket ger forskarna ett sätt att detektera dem. Men dessa händelser är så ovanliga att observation av dem kräver utomordentligt känslig utrustning.

Deras förmåga att röra sig genom tätt material gör också neutriner till värdefulla budbärare från annars otillgängliga regioner i universum. De kan undkomma miljöer kring kollapsande stjärnor och svarta hål och bära med sig information som andra former av strålning kanske inte avslöjar.

Omfattningen av denna osynliga aktivitet är häpnadsväckande. Ungefär 100 miljarder neutriner passerar genom varje kvadratcentimeter av din kropp varje sekund, nästan helt obemärkt.

"Eftersom interaktionen är så svag kan neutriner ta sig igenom nästan vad som helst", säger Fuller. "Ljusår av bly – beroende på deras energi skulle de gå rakt igenom det."

Jakten på neutriner började långt innan tekniken fanns för att observera dem. Under 1930-talet föreslog fysikern Wolfgang Pauli att en okänd partikel skulle kunna förklara varför energi tycktes saknas vid vissa former av radioaktivt sönderfall. Han använde ursprungligen ett annat namn för den hypotetiska partikeln (han kallade dem "neutroner" då).

Pauli förstod hur svårt det skulle bli att verifiera hans idé. Han erkände berömt problemet med orden: "Jag har gjort en fruktansvärd sak, jag har postulerat en partikel som inte kan detekteras."

I decennier, ne