Un groupe international de physiciens est parvenu à piéger dans un énorme capteur sous les glaces de l'Antarctique des particules cosmiques, appelées neutrinos, d'une énergie sans précédent qui pourraient ouvrir une nouvelle fenêtre sur l'évolution de l'univers.
Jusque-là, on était surtout parvenu à piéger des neutrinos, une des particules fondamentales du modèle standard de la physique, provenant de l'atmosphère terrestre ou du soleil dont les masses sont infiniment plus faibles.
Toutefois avant cette expérience dans l'Antarctique, des détecteurs aux États-Unis et au Japon avaient capturé pour la première fois une vingtaine de neutrinos cosmiques qui provenaient de l'explosion d'une supernova à 165 000 années-lumière (une année-lumière équivaut à 9460 milliards de km) de la Terre.
Les 28 neutrinos à très haute énergie -- un milliard de fois plus que les neutrinos d'origine terrestre ou solaire-- venant de toutes les directions de l'univers ont été capturés entre 2010 et 2012 à plus d'un kilomètre sous les glaces antarctiques à l'aide du détecteur IceCube Neutrino Observatory doté de plus de 5000 capteurs optiques.
Étant donné que ces neutrinos interagissent peu avec la matière, il faut un gigantesque capteur qui protège aussi des autres particules du cosmos pour multiplier les chances d'une capture ou d'une collision, soulignent les chercheurs.
«Les neutrinos sont dépourvus de charge électrique et interagisssent de ce fait très peu avec la matière ce qui leur permet de voyager sur de vastes distances intergalactiques sans quasiment jamais être absorbées ou déformées par des champs électromagnétiques», explique à l'AFP Gregory Sullivan, professeur de physique à l'Université du Maryland.
Il est un des principaux participants à cette expérience dont les premiers résultats sont publiés jeudi dans la revue américaine Science.
Ces neutrinos ont des niveaux d'énergie qui sont des millions à des milliards de fois plus importants que ceux des photons qui forment la lumière et les rayons X, relève le professeur Sullivan.
Ainsi «les neutrinos devraient nous permettre d'observer l'univers à des niveaux d'énergie sans précédent et de mieux comprendre le mécanisme des super trous noirs qui émettent des radiations au coeur des galaxies ou les explosions de rayons gamma, les plus puissantes dans l'Univers, qui se produisent à de très grandes distances et libèrent de gigantesques quantités d'énergie».
«Nous cherchons à comprendre la physique de ces mécanismes astrophysiques en les regardant à des niveaux d'énergie auxquels nous n'avions pas accès jusqu'alors», résume-t-il.
Naissance de l'astronomie des neutrinos
«Les neutrinos sont un des éléments de base de notre univers», relève Kara Hoffman, professeur adjointe de physique à l'Université du Maryland, un des coauteurs de cette recherche.
«Des milliards de neutrinos traversent notre corps chaque seconde tout en maintenant leur vitesse et leur direction et la plupart proviennent du soleil ou de l'atmosphère terrestre tandis que les neutrinos cosmiques sont beaucoup plus rares», ajoute-t-elle.
Une meilleure compréhension de ces neutrinos «est cruciale» pour faire avancer la physique des particules, l'astrophysique et l'astronomie», insistent-ils notant que les scientifiques travaillent depuis plus de 50 ans pour concevoir et construire un détecteur de neutrinos cosmique comme le Icecube Neutrino Observatory.
«Nous assistons peut-être à la naissance de l'astronomie des neutrinos», a par ailleurs commenté Markus Ackermann, un physicien au Deutsches Elektronen-Synchrotron, un centre de recherche en Allemagne, qui a participé à ce projet.
«Nous travaillons maintenant à mieux comprendre la signification de ces observations de neutrinos et leurs origines dans l'univers», a déclaré Olga Botner de l'université Uppsala en Suède.
Le Neutrino Observatory est le fruit d'une collaboration internationale comptant plus de 250 physiciens et ingénieurs de plusieurs pays, dont les États-Unis et l'Allemagne.