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Prix Nobel de physique pour la découverte de neutrinos à haute énergie d'origine astrophysique

Le chercheur Francis Halzen recevra le prix Nobel de physique en 2026.

Francis Halzen a découvert que la glace du pôle Sud pouvait être utilisée pour détecter les particules dites neutrinaires. Suivant cette idée et avec l'aide d'autres chercheurs, ils ont créé l'observatoire IceCube Neutrino en Antarctique, équipé de capteurs de lumière de glace sur un kilomètre cube. Cet observatoire leur a permis de détecter des neutrinos à haute énergie provenant de l'espace lointain.

« Francis Halzen a dirigé une équipe internationale de chercheurs et d’ingénieurs qui ont créé un excellent outil. Sa ténacité et son approche scientifique ont ouvert la voie à une nouvelle astronomie », a déclaré Mark Pearce, président du Comité Nobel de physique.

«On ne sait pas encore quel processus fournit une telle énergie aux neutrinos.»

Des fantômes appelés neutrinos

La nourriture est qu'il y a des neutrinos dans le cosmos avec des niveaux d'énergie élevés, mais on ne sait pas encore quel processus fournit autant d'énergie aux neutrinos. Ces processus sont appelés accélérateurs cosmiques et sont considérés comme des phénomènes astronomiques inconnus aujourd'hui.

Les neutrinos sont partout, mais contrairement à d'autres particules, ils n'ont ni charge électrique ni masse, ils traversent donc la matière. Les neutrinos qui arrivent à la Terre arrivent directement de l'origine, presque sans perte d'énergie en cours de route, et peuvent fournir des informations qui ne peuvent pas être acquises autrement. Mais pour la même raison, un neutrino ne peut être détecté que lorsqu'il entre en collision avec le noyau d'un atome, ce qui est très inhabituel.

Pourquoi de la glace ?

en 1980, Francis Halzen apprend que des chercheurs soviétiques prévoient de détecter des neutrinos en Antarctique en utilisant des détecteurs d'ondes radio. Cette idée attira Halzen, mais l'idée lui vint de détecter des rayons de lumière bleus plutôt que des ondes radio.

Lorsqu'un neutrino entre en collision avec un noyau atomique, une particule chargée électriquement se forme. Cette particule voyage dans la même direction que le neutrino et produit un faisceau de lumière bleue. Par conséquent, avec tous les outils nécessaires, il est possible de déterminer la direction de la lumière et l'origine du neutrino.

Pour détecter ce rayon de lumière bleu, la glace offre principalement deux avantages: elle est transparente et, sur une épaisse couche de glace, il y a toujours de l'obscurité à l'intérieur.

Pourquoi au pôle Sud ?

Francis Halzen a choisi exactement la glace du pôle Sud... Parce que là, il est libre de divers types d'interférences et il n'y a pas de risque de tremblement de terre. Halzen et son idée ont rapidement obtenu le soutien d'autres chercheurs et, en quelques années, ils ont effectué des tests préliminaires sur la glace antarctique.

Ils ont créé l'observatoire IceCube Neutrino

Les neutrinos arrivent continuellement sur Terre, mais la plupart d'entre eux ont un niveau d'énergie plus faible et arrivent sur Terre par les étoiles environnantes. Cependant, les neutrinos à haute énergie sont très rares. Par conséquent, un énorme volume de glace est nécessaire pour observer le nombre approprié de collisions de neutrinos à haute énergie, de sorte que l'observatoire IceCube Neutrino prend un kilomètre cube de glace.

lancée en 2011, la première collision de neutrinos à haute énergie a été détectée peu de temps après. Des années plus tard, il a été démontré que ces neutrinos sont produits loin du système solaire. Compte tenu de ces résultats prometteurs, l'observatoire devrait contribuer à éclairer l'origine des neutrinos à haute énergie et même à révéler des phénomènes cosmiques aujourd'hui inconnus.