La Terre absorbe des « particules fantômes » à haute énergie

Certains neutrinos de haute énergie sont absorbés lorsqu’ils traversent la Terre.

IceCube est composé de plusieurs capteurs optiques encastrés dans la glace immaculée de l'Antarctique. Photo : Jamie Yang.

Les neutrinos sont appelés « particules fantômes » en raison de leur capacité à traverser facilement les objets solides. Cependant, une équipe internationale de chercheurs travaillant à IceCube, le plus grand détecteur de neutrinos au monde en Antarctique, a découvert que certaines de ces particules subatomiques étaient stoppées net lorsqu'elles rencontraient notre planète. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Nature le 22 novembre.

Les neutrinos interagissent très faiblement avec la matière. Un neutrino peut parcourir une année-lumière (10 000 milliards de kilomètres) à travers le plomb sans entrer en collision avec aucun atome. Les neutrinos détectés par le détecteur IceCube ont des énergies très élevées. Ceci est important car plus l'énergie d'un neutrino est élevée, plus il est susceptible d'interagir avec la matière et d'être absorbé par la Terre.

La machine IceCube est composée d'un réseau de 5 160 capteurs optiques, de la taille d'un ballon de basket, appelés modules optiques numériques (DOM). Ils sont enveloppés dans un câble de 1 km.³La glace de l'Antarctique, près du pôle Sud, est très propre. Les capteurs n'observent pas directement les neutrinos, mais mesurent les éclairs de lumière bleue, ou rayonnement Tcherenkov, émis par d'autres particules comme les muons, créés lorsque les neutrinos interagissent avec la glace.

En mesurant le rayonnement Tcherenkov à l'intérieur ou à proximité du détecteur, IceCube peut évaluer et estimer la direction et l'énergie des neutrinos. L'équipe a constaté que le nombre de neutrinos de haute énergie traversant la Terre jusqu'au détecteur IceCube est inférieur à celui des neutrinos provenant de trajectoires moins obstruées, comme celles se déplaçant plus horizontalement.

Le chemin des neutrinos vers le détecteur IceCube. Photo : Nature.

La plupart des neutrinos enregistrés par le détecteur IceCube dans le cadre de cette étude étaient des millions de fois plus énergétiques que ceux produits par des sources connues comme le Soleil ou les centrales nucléaires. Ils se sont formés dans l'atmosphère terrestre par un processus provenant des rayons cosmiques ou de sources inconnues extérieures à l'atmosphère terrestre.

« Comprendre comment les neutrinos interagissent est essentiel au fonctionnement d'IceCube », a déclaré Francis Halzen, professeur de physique à l'Université du Wisconsin-Madison (États-Unis) qui travaille sur le projet IceCube.

Selon VNE