Au fond de la Méditerranée, un neutrino d’une énergie sans précédent a été détecté selon une étude publiée le 12 février dans la revue Nature. Le CNRS qualifie la découverte de “séisme” scientifique qui bouscule les modèles astrophysiques actuels et ouvre une “nouvelle fenêtre sur l’Univers”.
De plus en plus de découvertes nous permettent de mieux saisir notre Univers. Le neutrino détecté est une particule élémentaire, la plus énergétique jamais enregistrée sur Terre avec une énergie trente fois supérieure aux précédents records. Son origine reste à identifier mais les scientifiques sont formels : elle ne vient pas de notre galaxie.
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Un neutrino d’une puissance inédite, venu de l’extérieur de notre galaxie, capté pour la première fois
Le neutrino est une particule élémentaire en abondance mais insaisissable. Il n’a pas de charge électrique et sa masse est un million de fois plus faible que celle d’un électron. Ce faisant, c’est la plus légère des particules massives connues.
Son interaction minimale avec la matière en fait un “messager cosmique spécial” selon Rosa Coniglione, chercheuse à l’Institut italien de physique nucléaire. Sonia El Hedri, astrophysicienne au CNRS, explique qu’il faudrait un mur de plomb de neuf mille milliards de kilomètres pour stopper la moitié des neutrinos nous traversant.
La détection de ces particules “fantômes” demande de grandes installations. La Méditerranée abrite le Télescope Neutrino du Kilomètre Cubique (KM3NeT) sur deux sites : ARCA en Sicile pour l’astronomie des hautes énergies et ORCA à Toulon pour l’étude des propriétés fondamentales du neutrino. Ces détecteurs se reposent sur des câbles dotés de photomultiplicateurs ancrés au fond de la mer pour capter la lumière émise lors de l’interaction des neutrinos dans l’eau : effet Tcherenkov.
Le 13 février 2023, un muon généré par un neutrino a traversé le détecteur ARCA et activé plus d’un tiers des capteurs. L’énergie du neutrino à l’origine de cet événement a atteint 220 pétaélectronvolts (PeV), l’équivalent de 200 millions d’électronvolts.
Aart Heijboer du Nikhef fait une comparaison : c’est comme une balle de ping-pong qui tombe d’un mètre mais concentrée dans une seule particule élémentaire. Paschal Coyle du CNRS ajoute que produire une telle particule de manière artificielle demanderait un accélérateur qui fait le tour de la Terre à la distance des satellites géostationnaires.
Plusieurs hypothèses sont avancées par les scientifiques pour expliquer l’origine de ce neutrino extraordinaire. Les candidats potentiels sont douze blazars, des sources de rayonnement alimentées par de massifs trous noirs. Il pourrait aussi s’agir du premier neutrino “cosmogénique” détecté : le fruit de l’interaction entre des rayons cosmiques ultra-énergétiques et des photons du fond cosmique intergalactique.
D’ici la fin d’année 2025, le système d’alerte aux neutrinos du KM3NeT, qui est encore en développement, permettra d’informer instantanément les télescopes du monde entier pour orienter leurs observations vers les sources potentielles lors de détections similaires.
Source : Nature
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