Un télescope sous-marin détecte le neutrino le plus énergétique jamais observé
Depuis des décennies, les astrophysiciens recherchent des particules cosmiques très énergétiques appelées neutrinos. Aujourd’hui, un télescope installé sous la mer Méditerranée a repéré le neutrino de la plus haute énergie observé à ce jour. Cette découverte révolutionnaire, rendue possible grâce au soutien de cinq projets financés par l’UE (KM3NET-INFRADEV2, MuSES, MessMapp, UNOS et ChETEC-INFRA)(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) aidera les scientifiques à mieux comprendre les événements les plus énergétiques et les plus lointains qui se produisent dans l’univers. Le neutrino de haute énergie, une particule minuscule dont la masse est pratiquement nulle et qui peut traverser des planètes entières sans être gênée par aucun obstacle et sans être détectée, a été repéré le 13 février 2023 par le télescope à neutrinos Cubic Kilometre Neutrino Telescope, ou KM3NeT, qui se trouve sur les fonds marins. Surnommée à juste titre la particule fantôme, celle-ci transportait une énergie de 220 pétaélectronvolts (PeV), soit environ 100 millions de milliards de fois l’énergie des photons de la lumière visible et à peu près 30 fois l’énergie la plus élevée des neutrinos détectés jusqu’à présent. Cependant, il a fallu des mois d’observation pour en comprendre l’importance. «Je me suis rendu compte de l’ampleur du phénomène lorsque j’ai regardé notre écran d’affichage», remarque Paschal Coyle, chercheur au Centre national français de la recherche scientifique, coordinateur du projet KM3NET-INFRADEV2 et partenaire du projet ChETEC-INFRA, dans un article(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) publié sur le site «Astronomy». «Il présentait beaucoup plus de photons (particules de lumière) que tout ce que nous avions jamais vu», ajoute le scientifique, qui est également co-auteur d’un article(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre) publié dans la revue «Nature». Les chercheurs ont pu repérer le neutrino de très haute énergie grâce aux capteurs optiques très sensibles du détecteur ARCA du KM3NeT, installé à une profondeur d’approximativement 3 450 mètres au large de la Sicile, en Italie. ARCA est l’un des deux détecteurs du KM3NeT, le second, ORCA, est quant à lui situé au large de Toulon, en France.
Capturer la lumière
Le 13 février, le détecteur ARCA a capté le signal d’un muon de très haute énergie (une particule subatomique générée par un neutrino) qui le traversait. Bien que le flash de lumière généré par le muon traversant l’eau n’ait duré qu’environ 2 microsecondes, le télescope a capturé les photons avec une microprécision. On a estimé que le muon avait une énergie d’à peu près 120 PeV, ce qui laisse supposer que le neutrino qui l’a produit avait une énergie encore plus élevée, d’environ 220 PeV. L’énergie du neutrino et sa direction presque horizontale rendent cet événement particulièrement extraordinaire. Il faut des conditions cosmiques extrêmes, comme l’explosion d’une étoile ou un trou noir supermassif, pour créer un tel neutrino. «Ce neutrino est certainement dans la gamme d’énergie où nous nous attendons à trouver des neutrinos cosmogéniques», commente Paschal Coyle. L’étude d’un tel neutrino pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre le cosmos. L’équipe a identifié un certain nombre de galaxies actives d’où le neutrino pourrait provenir. Cependant, aucune source n’a été confirmée et son origine reste incertaine. Le projet UNOS (Unifying Neutrino Observatories Searches) s’est achevé en 2024. KM3NET-INFRADEV2 (Towards full implementation of the KM3NeT Research Infrastructure) et ChETEC-INFRA (Chemical Elements as Tracers of the Evolution of the Cosmos - Infrastructures for Nuclear Astrophysics) se terminent en 2025. MessMapp (Mapping Highly-Energetic Messengers throughout the Universe) prendra fin en 2026 et MuSES (Multi-messenger Studies of Extragalactic Super-colliders) en 2029. Pour plus d’informations, veuillez consulter: projet KM3NET-INFRADEV2 projet MuSES projet MessMapp projet UNOS site web du projet ChETEC-INFRA(s’ouvre dans une nouvelle fenêtre)
Mots‑clés
KM3NET-INFRADEV2, MuSES, MessMapp, UNOS, ChETEC-INFRA, neutrino, particule, muon, KM3NeT, télescope
