Quelle est cette étrange particule venue du lointain de l'univers détectée au fond de la Méditerranée ?

Dans les profondeurs des abysses de la Méditerranée, un télescope a repéré le neutrino le plus chargé en énergie jamais observé. Pourquoi les scientifiques traquent-ils ces particules venues du bout de l'univers ?

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Les neutrinos sont issus de phénomènes astrophysiques extrêmes tels que les explosions d'étoiles et peuvent voyager sur de très longues distances sans être modifiés (photo d'illustration).

Après beaucoup d'efforts, des scientifiques ont détecté dans les profondeurs de la Méditerranée une étrange particule venue du bout de l'univers : le neutrino. Dotée d'une énergie sans précédent, celle-ci est scrutée de près, car encore bien mystérieuse. Que peut-elle nous apprendre sur notre univers ? D'où vient-elle ? Comment ces chercheurs ont-ils réussi à la détecter ?

Grâce au télescope KM3NeT

C'est à 2.450 mètres de profondeur dans la mer Méditerranée que les chercheurs du projet KM3NeT, du nom de leur télescope, ont découvert en février 2023, pendant la phase de construction de l'appareil, un neutrino d'une énergie sans précédent. Cette découverte a été révélée le 12 février dernier dans un article publié dans la revue Nature.

Ce télescope KM3NeT scrute les abysses, les fonds marins, à l'aide de ses milliers de capteurs. Cette machine dispose de chaînes de détecteurs sensibles à la lumière, situés sous la mer au large de la Sicile mais aussi du côté de Toulon, en France. L'enjeu pour le télescope est de chasser les neutrinos, des particules un million de fois plus légères qu'un électron.

Électriquement neutres, ces particules n'interagissent que très faiblement avec la matière : concrètement, chaque jour, des milliards de neutrinos traversent chaque centimètre-carré de la Terre sans laisser aucune trace. Comme ils peuvent voyager sur de très longues distances sans être modifiés, les neutrinos offrent une fenêtre de compréhension unique sur notre univers.

Les capteurs de ce télescope détectent la lumière émise par des particules chargées électriquement, telles que les muons, continuellement projetées sur la surface de la Terre. Ces muons sont produits lorsque des rayons cosmiques frappent des molécules d'air. Mais de temps en temps, un neutrino cosmique, percutant la surface de notre planète, produit aussi un muon.

L'origine mystérieuse des neutrinos

Le neutrino découvert par ce télescope a en fait produit un muon transportant 120 PeVatrons d'énergie, du jamais vu ! La trajectoire de la particule était quasiment horizontale par rapport à la Terre et se dirigeait vers la Grèce, un événement "colossal" selon les physiciens : ils ont ainsi pensé que ce muon d'ultra-haute énergie avait été produit par un neutrino et non un rayon cosmique.

Autre particularité : ce neutrino a été détecté alors que le télescope, toujours en construction, ne possédait que 10% de capteurs opérationnels ! Cette particule proviendrait d'une galaxie très lointaine, et possèderait une énergie 20 fois supérieure à tous les autres neutrinos repérés jusqu'à présent.

Toutefois, les scientifiques ont toujours autant de mal à savoir exactement d'où sont issus les neutrinos d'ultra-haute énergie. Certains estiment qu'ils pourraient être créés par des trous noirs, d'autres par des explosions d'étoiles ou par des sursauts de rayons gamma. Le mystère sera-t-il bientôt levé, alors que le télescope KM3NeT dispose désormais de 12 chaînes de détecteurs en plus ?

Références de l'article :

Geo. Une particule venue des confins de l'univers détectée au fond de la mer Méditerranée.

The KM3NeT Collaboration, Nature, 2025. Observation of an ultra-high-energy cosmic neutrino with KM3NeT.

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