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Immagine: ESO, R. Fosburydi più

Messagers d'un univers encore inconnu

Ice Cube

Ice Cube est une grande expérimentation physique menée dans la glace éternelle du pôle sud. Des chercheurs analysent les neutrinos, une classe de particules élémentaires encore très mystérieuse jusqu'à présent. Les premiers résultats de mesure spectaculaires sont désormais disponibles. Ils éveillent l'espoir que les neutrinos permettront aux astrophysiciens d'acquérir de nouvelles révélations concernant l'histoire et la structure de l'univers à l'aide des neutrinos.

Teresa Montaruli

Parmi les 25 particules élémentaires connues, les neutrinos font partie de la catégorie des poids plume. Nous ne savons pas encore si les particules ont une masse mais si elles en ont une, alors elle est extrêmement faible. Les neutrinos apparaissent sous trois types : les neutrinos électron, les neutrinos muon et les neutrinos tau. Ils ne sont pas chargés électriquement mais neutres. La grande particularité des particules élémentaires est qu'elles interagissent à peine avec d'autres matières. Cela signifie qu'elles circulent par milliards à travers le corps humain ou la terre sans entrer en collision. Cela signifie également : pour les chercheurs, il est extrêmement difficile de prouver l'existence même des neutrinos.

28 neutrinos de galaxies lointaines

Pour parvenir malgré tout à trouver la trace de neutrinos, les physiciennes et physiciens mettent en place des expérimentations sophistiquées. Ice Cube est l'une d'entre elle : une disposition complexe d'instruments de mesure dans l'Antarctique. Les chercheurs y ont disposé plus de 5000 détecteurs jusqu'à deux kilomètres et demi de profondeur dans la glace. Avec cette disposition d'essai, ils sont parvenus à détecter quelques neutrinos parmi tout ceux qui s'abattent sur la terre, au moins d'en déceler quelques uns.

Depuis 2006, l'expérimentation Ice Cube est partiellement en service et entièrement depuis décembre 2010. Depuis, plus de 100 000 neutrinos ont été décelés. Au regard de la volatilité des neutrinos, il s'agit en soi d'une réelle réussite scientifique. Toutefois, les résultats de mesure présentés il y a quelques jours à une conférence à Madison (USA) sont encore plus spectaculaires : parmi les neutrinos décelés, les chercheurs en ont trouvé 28 exemplaires avec une énergie particulièrement élevée (de 30 à 1200 TeV). Teresa Montaruli, professeur d'astrophysique à l'université de Genève, explique en quoi cela est spectaculaire : “ Pratiquement tous les neutrinos que nous mesurons trouvent leur origine dans l'atmosphère terrestre lorsque le rayonnement cosmique atteint l'atmosphère terrestre et que différentes particules se désintègrent. Toutefois, les 28 neutrinos à haute énergie n'ont très probablement pas été créés dans l'atmosphère terrestre. Ils sont certainement d'origine astrophysique et proviennent d'une source encore non identifiée dans l'univers.

Messagers de l'inconnu

Il est très probable que les neutrinos soient des messagers d'autres galaxies mais des mesures supplémentaires doivent encore être effectuées afin d'en être définitivement certains. D'ici la fin de cette année, les données de mesure devraient être suffisamment détaillées pour que les physiciens puisse affirmer en toute sécurité s'ils ont vraiment découvert des neutrinos provenant d'une autre galaxie. Si cette découverte est validée, il s'agirait " d'un évènement à marquer d'une pierre blanche pour l'astrophysique " comme l'explique Teresa Montaruli : " En effet, les neutrinos sont les meilleurs messagers imaginables pour examiner l'univers. Dans la mesure où ils traversent toute matière, ils peuvent parcourir l'univers complet et ainsi en dire beaucoup sur la création de l'univers depuis le Big Bang. " Si les neutrinos proviennent des vestiges de supernovæ effondrés ou de trous noirs, ils pourront éventuellement fournir des informations importantes pour comprendre encore mieux ces phénomènes astrophysiques.

Les dernières informations sont à couper le souffle mais les chercheurs ont encore de nombreuses questions ouvertes. Par exemple la question si les neutrinos à haute énergie proviennent d'une source ponctuelle ou non. Afin de le déterminer, les physiciens ont également besoin d'autres données d'Ice Cube. Teresa Montaruli attend ces données avec impatience. La question si les neutrinos proviennent d'une source ponctuelle sera suivie avec une attention particulière par les chercheuses et chercheurs de l'université de Genève. " Nous avons développé une méthode particulièrement adaptée à Genève pour répondre à cette question ", affirme la physicienne de Genève, " notre groupe de recherche est à la pointe pour répondre à cette question au niveau mondial. "

Vous trouverez plus d'informations concernant l'expérimentation Ice Cube (en anglais)sur : http://icecube.wisc.edu/

Benedikt Vogel (publié: 30. Mai 2013)

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