La Quotidienne de Bruxelles - Le Nobel de physique consacre une nouvelle façon d'observer l'Univers

Voici quelques clés pour comprendre les travaux du Belge Francis Halzen, récompensé mardi pour "ses contributions décisives à l'observatoire de neutrinos IceCube et à la découverte de neutrinos de haute énergie d'origine astrophysique".

- Qu'est-ce qu'un neutrino ? -

Particule élémentaire abondante dans l'Univers mais insaisissable, le neutrino n'a pas de charge électrique, presque pas de masse et traverse sans effort tout ce qui se présente sur son chemin.

Ainsi chaque seconde, sans que vous vous en rendiez compte, 65 milliards de neutrinos provenant du Soleil traversent l'ongle de votre petit doigt.

Les événements les plus violents de l'Univers génèrent des neutrinos dits à haute énergie. Ces particules interagissent peu avec la matière, et s'échappent des zones denses qui les ont produites pour voyager en ligne droite à travers l'Univers. Contrairement à la lumière et aux rayons gamma qui subissent des interférences.

"On les utilise comme messagers cosmiques pour sonder le cœur des phénomènes astrophysiques comme le cœur des étoiles, ou des phénomènes plus gros comme la formation de trous noirs, les collisions de galaxies", explique à l'AFP Damien Dornic, chercheur CNRS au Centre de physique des particules de Marseille.

- Comment les détecte-t-on ? -

Grâce à l'eau. Dans les rares cas où un neutrino entre en collision avec un noyau atomique, une particule chargée est produite. Celle-ci se déplace dans la même direction que le neutrino initial et émet une lumière bleue. Comme l'eau est transparente, cette lumière peut être détectée avec un équipement adéquat.

Dans les années 80, Francis Halzen a eu l'idée d'utiliser la glace de l'Antarctique, qui présente plusieurs avantages : à une profondeur suffisante, l'obscurité est permanente et contrairement à l'océan, elle n'est pas perturbée par des organismes vivants et ne contient que de faibles quantités de substances radioactives.

"Quand nous avons commencé ce projet, tout le monde réalisait que c'était une bonne idée, mais très peu pensaient que ça pouvait marcher. Dont moi", a expliqué le physicien mardi lors de l'annonce de son prix.

Car "pour avoir une chance de détecter quelques neutrinos, il faut construire des télescopes qui sont énormes", indique à l'AFP Paschal Coyle, chercheur CNRS au Centre de physique des particules de Marseille.

IceCube est composé de 5.484 détecteurs optiques déployés sur des lignes occupant un kilomètre cube à des profondeurs comprises entre 1.450 et 2.450 mètres.

Après des années de préparation et sept années de construction, l'observatoire a commencé à fonctionner pleinement en 2011.

Il a depuis enregistré des neutrinos dont l'énergie atteint plusieurs pétaélectronvolts, environ mille fois plus que les scientifiques parviennent à faire dans les accélérateurs de particules.

Plusieurs autres télescopes à neutrinos sont à différents stades de développement dans l'hémisphère Nord, la plupart installés dans l'eau plutôt que dans la glace.

- Qu'est-ce que ça a changé ? -

Pour le comité Nobel, le lauréat a jeté les bases d'un tout "nouveau type d'astronomie". "C'est une façon de regarder l'Univers d'une manière complètement différente", confirme M. Coyle. "On n'a pas besoin de pointer le télescope à neutrinos vers un endroit spécifique. On regarde toutes les directions, tout le temps."

Quand un télescope "détecte un neutrino potentiellement intéressant, on envoie un message" aux télescopes de différentes longueurs d'ondes (radio, optique, X...) ou aux détecteurs d'ondes gravitationnelles "pour leur demander de regarder dans la même direction", raconte M. Dornic, évoquant différentes "pièces d'un puzzle".

"Nous commençons à comprendre quels types de sources peuvent émettre ces neutrinos de haute énergie. Autrement dit: quels sont les accélérateurs (de particules) naturels de l'Univers", explique auprès de l'AFP Erin O'Sullivan, astrophysicienne à l'université d'Uppsala (Suède) et porte-parole de la collaboration IceCube.

"Notre meilleure hypothèse, à l'heure actuelle, concerne les noyaux actifs de galaxies, des trous noirs supermassifs entourés de matière", dit-elle.

Cela "pourrait permettre d'élucider d'autres mystères, comme l'origine des rayons cosmiques dits d'ultra-haute énergie, ou même celle de la matière noire", précise à l'AFP Philipp Eller physicien à l'université technique de Munich et coordinateur adjoint des analyses d'IceCube.

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M.Franck--LCdB