IceCube : détecteur de neutrinos du pôle Sud et Nobel Halzen

Le prix Nobel de physique 2026 revient à un seul homme, Francis Halzen, 82 ans. L’Académie royale des sciences de Suède l’a distingué pour ses contributions décisives à l’observatoire de neutrinos IceCube et pour la découverte de neutrinos de haute énergie d’origine astrophysique. Ces dernières années, le prix allait plutôt à deux ou trois lauréats.

Un kilomètre cube de glace, au pôle Sud, transformé en télescope.

Un télescope fait de glace

Les neutrinos sont partout. Le Soleil en envoie environ 65 milliards par seconde sur chaque centimètre carré de votre peau, et presque tous traversent la Terre sans rien heurter. Pour en attraper quelques-uns, IceCube aligne 86 câbles verticaux portant 5 160 modules optiques, immergés entre 1,5 et 2,5 km de profondeur. Chaque trou a été foré à l’eau chaude. À ces profondeurs, aucune bulle d’air ne trouble la glace.

Quand un neutrino finit par percuter un atome, il libère des particules chargées. Celles-ci produisent des éclairs bleutés de rayonnement Cherenkov qui se propagent dans l’obscurité. Les capteurs enregistrent l’heure d’arrivée et l’intensité de cette lumière, ce qui permet de reconstituer la direction, l’énergie et le type du neutrino.

Le chantier s’est achevé en décembre 2010, pour un coût total de 279 millions de dollars.

Un pari que presque personne ne croyait gagnant

Halzen travaillait déjà depuis 1987 sur AMANDA, un premier télescope à neutrinos installé au pôle Sud, qui servait de preuve de concept. Il a présenté les plans d’IceCube en 1988. Jusque-là, les neutrinos se détectaient plutôt dans l’eau liquide. Lui-même l’admet: «très peu de gens pensaient que cela marcherait, moi y compris».

Vingt-deux ans séparent l’idée de 1988 de l’achèvement du détecteur, en 2010.

Le jury a salué cette obstination. Son président, Mark Pearce, a mis en avant la ténacité et la vision scientifique du lauréat. Le rédacteur en chef de Physics Today rappelle qu’il a fallu des centaines de personnes pour construire l’instrument, mais que tout est parti d’une seule. Halzen, lui, renvoie le mérite à la collaboration, et le prix s’élève à 12 millions de couronnes suédoises, soit environ 1,2 million de dollars, remis à Stockholm le 10 décembre.

Ce que les neutrinos ont révélé

IceCube a annoncé en 2013 ses premiers neutrinos cosmiques de haute énergie. En 2017, l’un d’eux a été relié à un blazar, TXS 0506+056, une galaxie dont le noyau projette un jet vers la Terre. Cinq ans plus tard, la collaboration a désigné NGC 1068, une galaxie active, comme source de neutrinos, puis cartographié ceux de notre propre Voie lactée en 2023.

L’enjeu dépasse la curiosité. Le comité Nobel souligne que les neutrinos renseignent sur des phénomènes cosmiques cachés derrière des nuages de poussière ou des objets lointains comme les trous noirs. La lumière, elle, est arrêtée en chemin. Les neutrinos, eux, arrivent intacts.

Une cure de jouvence en 2026

Le détecteur a quinze ans, et il vient de recevoir une extension.

L’Upgrade, financé à hauteur de 55 millions de dollars et terminé en février, ajoute plus de 600 capteurs pour les neutrinos de plus basse énergie. Deux nouveaux types de capteurs, le mDOM et le D-Egg, y sont déployés, deux à trois fois plus sensibles que les anciens. DeepCore seul repère environ 100 événements par jour au-dessus de 5 GeV; avec l’extension, on en attend environ 600 par jour au-dessus de 1 GeV.

Le projet IceCube-Gen2 prévoit de multiplier par huit le volume instrumenté, avec environ 10 000 nouveaux modules optiques. En attendant, la mise en service de l’Upgrade doit s’achever d’ici la fin de 2026.

Sources : futura-sciences.com | colombiaone.com