IceCube, Nobel de physique 2026 : le détecteur de neutrinos

Le 6 octobre 2026, l’Académie royale des sciences de Suède a décerné le prix Nobel de physique au Belgo-Américain Francis Halzen, 82 ans. Il est récompensé pour avoir fait d’un kilomètre cube de glace antarctique un détecteur de neutrinos. L’instrument, baptisé IceCube, observe l’Univers sans lentille ni miroir, en guettant des éclairs de lumière bleue enfouis sous le pôle Sud.

Pas de partage cette année : les 12 millions de couronnes suédoises vont à Halzen seul.

Né le 23 mars 1944 à Tirlemont, en Belgique, il a soutenu son doctorat à l’Université catholique de Louvain en 1969, avant de s’installer à l’Université du Wisconsin-Madison. Le comité Nobel salue ses contributions décisives à l’observatoire et à la découverte de neutrinos de haute énergie d’origine astrophysique. Chercheur principal d’IceCube depuis la proposition initiale de 1999, il en a été la force motrice, selon l’astrophysicienne Elisa Resconi, membre de la collaboration.

Un télescope qui regarde sous ses pieds

En surface, on ne voit qu’un laboratoire posé sur la neige. Le détecteur proprement dit s’étend entre 1 450 et 2 450 mètres de profondeur, sur 86 câbles verticaux portant chacun 60 modules optiques. Cela fait 5 160 sphères de verre équipées d’un photomultiplicateur, un composant qui transforme une lumière infime en signal électrique mesurable. Elles surveillent ensemble un volume de glace équivalent à environ 400 000 piscines olympiques.

Chaque câble a été installé après un forage à l’eau chaude : on y descend les capteurs, puis le trou regèle autour d’eux. Le chantier n’était possible qu’en été polaire, de novembre à février, ce qui a demandé sept saisons ; le dernier câble a été posé le 18 décembre 2010.

Un neutrino traverse la Terre et nos corps sans presque rien laisser. Très rarement, il percute un noyau de la glace et produit une particule chargée, souvent un muon, qui émet une lueur bleue (l’effet Cherenkov). Les capteurs enregistrent le trajet de cette lumière, et remonter la ligne indique d’où venait la particule, avec une précision de l’ordre de 2 degrés.

IceCube enregistre chaque jour environ 275 millions d’événements dus aux rayons cosmiques.

S’y ajoutent quelque 275 neutrinos créés dans l’atmosphère, un bruit de fond dont il faut extraire les rares neutrinos astrophysiques. Beaucoup des neutrinos exploités ont traversé la Terre entière avant d’être détectés. Le dispositif est complet depuis 2011, soit quinze ans de données accumulées.

Presque quarante ans de patience, puis la moisson

L’enjeu tient en une énigme : d’où viennent les rayons cosmiques, ces noyaux atomiques qui bombardent la Terre depuis toujours ? Leur trajectoire est courbée par les champs magnétiques, ils ne pointent donc pas vers leur source. Les neutrinos, eux, filent droit, et ils naissent en même temps que des rayons gamma quand des protons sont accélérés près d’un trou noir ou d’une étoile à neutrons.

Halzen avance l’idée de la glace dès 1988, puis pilote AMANDA, le prototype, avant IceCube. Beaucoup de chercheurs jugeaient d’abord ce concept « le plus étrange du monde », rapporte Elisa Resconi à la revue Nature.

Le verdict tombe en 2013 : IceCube capte ses premiers neutrinos de haute énergie venus de bien au-delà du système solaire. Trois d’entre eux, surnommés Bert, Ernie et Big Bird, portaient des énergies de l’ordre du pétaélectronvolt, des milliers de fois celles des accélérateurs les plus puissants de la Terre. Le 22 septembre 2017, un autre neutrino déclenche une alerte, une vingtaine d’observatoires au sol et en orbite pointent leurs instruments, et la piste mène au blazar TXS 0506+056. Cette galaxie à trou noir central se trouve à 5,7 milliards d’années-lumière.

Les archives du détecteur ont ensuite révélé un sursaut de neutrinos entre septembre 2014 et mars 2015, à 3,5 sigma, sans hausse parallèle des rayons gamma. Pris ensemble, ces deux indices désignent ce blazar comme source probable de neutrinos de haute énergie. Le télescope spatial Fermi avait par ailleurs mesuré, autour de l’alerte de 2017, le plus fort sursaut gamma de sa décennie d’observations sur cet objet.

En 2021, IceCube a observé la résonance de Glashow, une interaction rare signant la présence d’antineutrinos cosmiques. En 2023, il a livré la première détection de neutrinos de haute énergie issus du plan de la Voie lactée.

Ce que la glace ne dit pas encore

Stockholm connaît bien ces particules. Des Nobel ont déjà récompensé des travaux avec des neutrinos fabriqués par accélérateur, nés dans l’atmosphère ou issus du Soleil, comme les oscillations en 2015. Celui de 2026 distingue des neutrinos créés dans des sources astrophysiques très éloignées du système solaire.

Le bilan reste mesuré : la liste des sources confirmées demeure courte, et l’identification de TXS 0506+056 a exigé le concours de télescopes gamma comme Fermi-LAT et MAGIC. IceCube ne travaille pas seul, il déclenche des alertes que d’autres instruments vérifient.

Son successeur, IceCube-Gen2, porterait le volume à 8 kilomètres cubes.

La National Science Foundation américaine a mis ce projet en pause en 2023, et il est toujours en cours d’approbation fédérale en 2026. Une mise à niveau du détecteur, achevée cette année, est présentée comme un marchepied vers Gen2.

IceCube a inspiré la construction de plusieurs observatoires complémentaires, mais le projet indien INO, avec son détecteur ICAL de 50 000 tonnes, reste bloqué par des objections environnementales liées à la faune. Les neutrinos de haute énergie, eux, continuent d’arriver chaque jour dans la glace. Halzen recevra sa médaille à Stockholm en décembre.

Sources : tunisiatimes.org | futura-sciences.com