Le 6 octobre 2026, le prix Nobel de physique a été attribué à Francis Halzen pour ses travaux fondateurs sur l’observatoire de neutrinos IceCube et la découverte de particules cosmiques de haute énergie enfouies sous la glace de l’Antarctique.
L’Académie royale des sciences de Suède a officialisé cette distinction pour saluer les contributions décisives de Francis Halzen à l’Observatoire de neutrinos IceCube et la découverte de neutrinos de haute énergie d’origine astrophysique. Physicien théoricien et expérimentaliste à l’Université du Wisconsin à Madison, le chercheur recevra sa récompense lors de la cérémonie officielle à Stockholm le 10 décembre.
Une cathédrale de glace pour capturer des neutrinos
Niché au cœur de l’Antarctique, près de la base américaine Amundsen-Scott, IceCube s’impose comme le plus grand détecteur de neutrinos au monde. Sa structure monumentale surveille un volume d’un kilomètre cube de glace pure grâce à 5 160 capteurs de lumière installés dans des forages profonds.
L’intuition de Francis Halzen a été formalisée dès les années 1990. Elle reposait sur l’exploitation de la glace profonde du pôle Sud, exempte de bulles et d’impuretés susceptibles de perturber les mesures.
Lorsqu’un neutrino cosmique à très haute énergie interagit avec la glace, il génère des particules chargées. Celles-ci produisent de faibles éclairs de lumière bleue.
Ce phénomène, connu sous le nom de rayonnement Tcherenkov, permet aux scientifiques de retracer la trajectoire d’origine de la particule et d’estimer son énergie.
Certains neutrinos à ultra-haute énergie détectés par IceCube ont environ 10 milliards de fois l’énergie d’un neutrino typique provenant du Soleil. L’un d’eux, détecté par une expérience similaire, présentait une énergie 200 fois supérieure. Nous ne savons pas vraiment d’où venait ce neutrino.
George Fuller, professeur distingué à l’Université de Californie à San Diego
Les neutrinos passent de la théorie à la détection
Les neutrinos ont été théorisés pour la première fois en 1932 par Wolfgang Pauli, qui aurait alors prononcé ces mots célèbres : j’ai fait une chose terrible, j’ai postulé une particule qui ne peut pas être détectée
.
Il fallut attendre 1956 pour que Clyde Cowan et Frederick Reines réussissent à les capturer en laboratoire grâce au projet « Poltergeist ».
Avant qu’IceCube ne devienne réalité, le projet AMANDA a servi de prototype technologique en Antarctique. Selon un collaborateur de longue date, ce prédécesseur a permis de démontrer qu’il était possible d’utiliser cette technologie pour mesurer de manière fiable les neutrinos atmosphériques.
Le projet IceCube-Gen2 mobilise des chercheurs internationaux
L’Observatoire IceCube rassemble aujourd’hui 450 chercheurs répartis dans 58 institutions et 14 pays.
Des équipes sont basées à l’université South Dakota Mines. Elles participent activement aux analyses de données, à la technologie des détecteurs et aux travaux préparatoires du projet de nouvelle génération IceCube-Gen2, soutenu par des subventions de la National Science Foundation.
Cette future extension vise à surveiller environ huit kilomètres cubes de glace afin de multiplier considérablement le nombre de détections. Pour Alexander Kusenko, physicien théoricien à l’UCLA, les neutrinos apportent des informations inédites sur les rouages internes des sources de rayonnement les plus puissantes de l’univers, s’affranchissant des barrières infranchissables pour la lumière télescopique classique.
Parmi les institutions collaboratrices, des chercheurs comme Larissa Paul de South Dakota Mines se sont rendus au pôle Sud pour installer des télescopes d’étude des rayons cosmiques. L’observatoire dispose également d’un réseau en surface appelé IceTop.
John Beacom est professeur distingué d’arts et de sciences en physique et astronomie à l’Université d’État de l’Ohio.
John Beacom, professeur distingué d’arts et de sciences en physique et astronomie à l’Université d’État de l’Ohio, souligne que l’exploration de ces particules demande une patience de longue haleine, mais que les observations offrent des récompenses inestimables pour la science fondamentale.
Matthias Plum, professeur assistant de physique à South Dakota Mines, rappelle que si les premières découvertes sont récompensées par le Nobel, le champ de recherche ne fait que débuter. L’extension IceCube-Gen2 constitue l’étape clé suivante pour sonder l’univers lointain à grande échelle et cartographier plus précisément les sources d’origine de ces flux invisibles.
Sur le même sujet