Francis Halzen remporte le prix Nobel de physique pour ses travaux sur les neutrinos avec IceCube

Un Nobel pour avoir ouvert une nouvelle fenêtre sur le cosmos

Francis Halzen a remporté le prix Nobel de physique pour ses contributions à l'Observatoire de neutrinos IceCube et pour la découverte de neutrinos de haute énergie d'origine astrophysique. L'Académie royale des sciences de Suède a annoncé la récompense à Stockholm mardi, honorant un ensemble de travaux qui a donné aux scientifiques un moyen d'étudier l'univers à l'aide de particules presque sans masse plutôt que de la lumière.

Halzen, âgé de 82 ans et né en Belgique, est affilié à l'Université du Wisconsin–Madison, l'institution chef de file du projet IceCube. L'observatoire lui-même est une installation de recherche située au pôle Sud, en Antarctique, où un vaste volume de glace est utilisé pour capturer les traces de particules venues des profondeurs de l'espace.

Cette reconnaissance place des décennies de construction patiente d'instruments et d'analyse de données au centre de l'astrophysique moderne — un domaine que Halzen a contribué à étendre vers des territoires que les télescopes conventionnels ne peuvent atteindre.

Les éloges du comité Nobel

Mark Pearce, président du comité Nobel pour la physique, a décrit la contribution de Halzen en termes très larges. Dans un communiqué de presse, Pearce a déclaré que Halzen avait dirigé une équipe internationale de chercheurs et d'ingénieurs qui ont ensemble fourni « un instrument fantastique », ajoutant que sa ténacité et sa vision scientifique avaient ouvert la voie à un nouveau type d'astronomie.

Cette expression — un nouveau type d'astronomie — résume l'essence de la récompense. Plutôt que de collecter des photons, IceCube collecte des neutrinos, des particules qui traversent les planètes, les étoiles et le corps humain presque entièrement inaperçues.

La réaction de Halzen : surprise, et quelque chose d'étrange

Halzen s'est entretenu par téléphone avec le comité Nobel depuis l'Italie mardi. Il a déclaré que l'annonce était une grande surprise et qu'il ne s'y attendait évidemment pas. Il a également noté que des gens avaient prédit par le passé qu'il remporterait le prix, mais que l'annonce réelle lui laissait encore un sentiment, selon ses mots, étrange.

Les tentatives de l'Associated Press pour le joindre n'ont pas immédiatement abouti.

La physique derrière le prix

Des particules fantômes qui traversent tout

Les neutrinos sont de minuscules particules cosmiques dont la masse est si petite qu'il est difficile de la concevoir. Ils sont également omniprésents. Ils s'échappent des étoiles, y compris le soleil, et des billions d'entre eux traversent le corps humain chaque seconde sans laisser aucune trace de leur passage.

Parce qu'ils interagissent si rarement, les scientifiques ne peuvent pas simplement observer les neutrinos pendant leur trajet. Au lieu de cela, les chercheurs mesurent ce qui se produit lors des rares occasions où l'une de ces particules fantomatiques entre en collision avec un autre fragment de matière. Ces collisions produisent des éclairs de lumière ou des particules chargées — une preuve indirecte qu'un neutrino était bien là, et un indice sur son origine et sur l'énergie qu'il transportait.

Des messagers du cosmos

Halzen a concentré son attention sur un groupe rare de neutrinos que les scientifiques considèrent comme des messagers du cosmos. Ces particules portent des informations sur l'évolution de l'univers, offrant un canal d'observation distinct des signaux électromagnétiques sur lesquels repose l'astronomie traditionnelle. En les capturant, les chercheurs peuvent sonder des phénomènes violents et lointains qui resteraient autrement cachés.

Construire un détecteur au bout du monde

L'instrument au cœur de la récompense ne ressemble à rien de ce que l'on trouve dans un observatoire conventionnel. IceCube se trouve dans la calotte glaciaire au pôle Sud, un emplacement choisi pour ses conditions extrêmes et pour la clarté et le volume du milieu qu'il offre. Là, profondément sous la surface, le détecteur guette les faibles signatures laissées derrière lui lorsqu'un neutrino interagit.

Les recherches de Halzen sur la capture des neutrinos au pôle Sud remontent aux années 1980. Cette chronologie s'étend sur environ quatre décennies — d'une idée que beaucoup jugeaient irréalisable à une installation opérationnelle gérée par une collaboration internationale, avec l'Université du Wisconsin–Madison comme institution chef de file.

L'ampleur de l'entreprise aide à comprendre pourquoi le comité Nobel a souligné à la fois la vision et la persévérance. Déployer et exploiter un détecteur en Antarctique exige une ingénierie capable de survivre à l'un des environnements les plus hostiles de la Terre, ainsi qu'une coopération soutenue entre chercheurs et ingénieurs de nombreuses institutions et pays.

Pourquoi le prix compte au-delà d'une seule découverte

Le prix met en lumière un changement dans la manière de faire de l'astronomie. Pendant la majeure partie de son histoire, ce domaine a progressé en collectant la lumière à travers le spectre — visible, radio, infrarouge, rayons X et rayons gamma. L'astronomie des neutrinos ajoute un type de signal fondamentalement différent, produit par certains des processus les plus énergétiques de la nature.

Parce que les neutrinos interagissent rarement, ils peuvent s'échapper des régions où la lumière serait bloquée ou absorbée, transportant des informations sur des distances énormes. Cette propriété les rend précieux comme messagers cosmiques, et elle rend les détecteurs construits pour les capturer précieux comme télescopes d'un type entièrement nouveau.

Le prix lui-même

Le prix de physique de cette année est doté d'une récompense de 12 millions de couronnes suédoises, soit environ 1,2 million de dollars. La somme est la même qu'elle soit attribuée à un lauréat individuel, à un petit groupe de lauréats ou à une organisation.

L'année dernière, trois scientifiques se sont partagé le prix Nobel de physique. L'annonce de cette année, faite à Stockholm par l'Académie royale des sciences de Suède, place un seul chercheur et un seul projet de plusieurs décennies au centre de la lumière scientifique.

Les points clés en un coup d'œil

• Lauréat : Francis Halzen, 82 ans, né en Belgique et affilié à l'Université du Wisconsin–Madison.
• Citation : Contributions à l'Observatoire de neutrinos IceCube et découverte de neutrinos de haute énergie d'origine astrophysique.
• Installation : IceCube est situé au pôle Sud, en Antarctique, avec l'Université du Wisconsin–Madison comme institution chef de file.
• Origines : Les travaux de Halzen sur la capture des neutrinos au pôle Sud remontent aux années 1980.
• Montant du prix : 12 millions de couronnes suédoises, environ 1,2 million de dollars.
• Annonce : Faite par l'Académie royale des sciences de Suède à Stockholm.

Ce que le comité a souligné

La déclaration du comité Nobel s'est concentrée moins sur une mesure unique que sur la création d'une capacité. En assemblant et en dirigeant une équipe internationale qui a livré un détecteur opérationnel, Halzen a contribué à établir l'infrastructure qui rend possible la recherche sur les neutrinos cosmiques — et ce faisant, selon le président du comité, il a contribué à ouvrir une nouvelle façon d'observer l'univers.

Pour un chercheur dont les travaux ont commencé dans les années 1980, la récompense arrive comme un couronnement. Les particules qu'il a passées sa carrière à traquer sont invisibles, presque sans masse et quasiment impossibles à arrêter. Depuis mardi, elles font aussi l'objet d'un prix Nobel.

Cet article est basé sur un reportage de Phys.org. Lire l'article original.