Un neutrino avec plus d'énergie que nous n'avons jamais vu auparavant a été ramassé par un détecteur sur le sol de la mer Méditerranée, et il semble avoir une origine cosmique lointaine
Partie du détecteur de neutrinos KM3NET sur le fond marin
Un neutrino choquant qui a déchiré un nouveau détecteur de particules en mer Méditerranée a pris les physiciens par surprise, et il pourrait s'agir d'un premier aperçu alléchant dans certains des événements les plus cataclysmiques de l'univers, tels que la fusion de trous noirs supermasse.
Les neutrinos, parfois appelés «particules fantômes», interagissent à peine avec la plupart des matières car elles sont presque sans masse et n'ont pas de charge électrique. Cela signifie que les détecteurs de neutrinos incorporent généralement de grandes quantités de substance dense, comme l'eau ou la glace, dans l'espoir qu'un puissant neutrino pourrait se faire tomber dans un atome et produire une douche de particules qui révèlent des signes révélateurs de son existence.
Damien Dornic au Centre de physique des particules de Marseille en France et ses collègues a fait exactement cela, repérant le neutrino le plus énergique jamais vu. L'équipe a utilisé le télescope de neutrino kilomètre cubique (KM3NET), une paire de réseaux de détecteurs au fond de la mer Méditerranée, qui a ramassé le neutrino le 13 février 2023. Le détecteur n'était que 10% complet à l'époque, donc il a pris Dornic et son équipe surprise.
«Premièrement, nous étions confus», dit-il. «Lorsque nous avons réalisé de plus en plus que cet événement est vraiment exceptionnel, nous étions vraiment excités.»
Le signal semblait prometteur, apparaissant comme une ligne lumineuse presque horizontale dans le détecteur. Les chercheurs pensent que cela a été créé par de petites particules de type électronique appelées muons qui ont été produites à la suite du neutrino claquant à travers le détecteur et émount de la lumière que les détecteurs de KM3Net pouvaient ramasser.
Lorsque les chercheurs ont provisoirement annoncé le résultat en 2024, ils calculaient toujours l'énergie exacte de la particule. «Ils ont été clairement surpris qu'ils aient vu quelque chose de cette grande énergie, donc leurs simulations de neutrinos ne sont pas encore très élevées en énergie, ils ne s'attendaient pas à voir quoi que ce soit aussi énergique», explique Morgan Wascko à l'Université d'Oxford .
Pour confirmer le résultat, les chercheurs ont dû d'abord tenir compte des effets d'autres sources qui pourraient éclairer leurs détecteurs, tels que les neutrinos produits lorsqu'ils sont chargés de particules de l'espace, appelées rayons cosmiques, frappent l'atmosphère de la Terre. De tels signaux sont censés être plus nombreux que les neutrinos à énergie supérieure à partir de sources cosmiques plus éloignées d'un milliard à un à un.
Maintenant, ils ont calculé que le neutrino avait une énergie de 120 Peta-Electron volts (PEV). Ceci est environ 10 fois plus élevé que le porte-disque précédent, découvert par l'observatoire de neutrinos Icecube en Antarctique. Cette gamme d'énergie PEV est également des milliers de fois plus que les particules les plus énergiques produites lors d'accélérateurs sur Terre, comme le grand collisionneur de hadrons au CERN.
La détection de ces neutrinos à haute énergie peut nous donner un aperçu unique des événements qui les produisent, comme des trous noirs accrétant de matière ou des explosions de supernova, qui dégagent eux-mêmes les rayons cosmiques qui produisent des neutrinos au fur et à mesure. «Les rayons cosmiques sont chargés, et nous perdons la majeure partie de leur emplacement de formation d'origine lorsqu'ils traversent l'espace interstellaire, mais les neutrinos pointeront directement», explique Wascko.
Dornic dit que dans ce cas, suivre le dos neutrino entraîne un patch d'espace relativement important, ce qui rend difficile la localisation d'une source exacte, mais des améliorations planifiées au télescope devraient leur permettre de localiser un objet si un neutrino tout aussi puissant est repéré dans avenir.
Tournée
Cern et Mont Blanc, Dark and Frozen Matter: Suisse et France
7 octobre 2025
6 jours de jours
