Nouveau record de neutrinos : les scientifiques s’interrogent sur les sources cosmiques !

Nouveau record de neutrinos : les scientifiques s’interrogent sur les sources cosmiques !

Le détecteur de neutrinos IceCube, situé au pôle Sud et s'étendant jusqu'à 2,5 kilomètres de profondeur dans la glace, est utilisé depuis 2009 pour rechercher les sources de rayons cosmiques. Les scientifiques, notamment ceux de l'Université de la Ruhr à Bochum, sont confrontés au problème suivant : la plupart des neutrinos détectés proviennent de l'atmosphère terrestre. Ce fait rend difficile l’identification claire des sources cosmiques. Les neutrinos sont appelés « particules fantômes » car ils traversent la matière sans interagir avec elle. Mais IceCube a récemment fait un progrès significatif : un neutrino cosmique de très haute énergie a été détecté avec une énergie de 220 pétaélectrons volts, soit 22 quadrillions de fois l'énergie d'un électron. Cette découverte a été capturée par le télescope à neutrinos Kilometer Cube (KM3NeT) dans la mer Méditerranée et représente un nouveau record en astronomie des neutrinos, après qu'IceCube ait précédemment détecté des neutrinos à 6,5 pétaélectronvolts et 10 pétaélectronvolts.

Les chercheurs continuent de travailler intensivement pour déterminer l'origine de ces neutrinos. L'origine du neutrino récemment détecté et le processus de sa génération ne sont pas clairs à l'heure actuelle. Les sources possibles pourraient être des trous noirs supermassifs actifs ou des explosions de supernova. Les particules chargées, telles que les protons, sont déviées par les champs magnétiques, ce qui rend difficile la traçabilité de leur origine. Le professeur Anna Franckowiak, qui dirige le groupe de travail sur l'astronomie multi-longueurs d'onde et multi-messagers, espère découvrir une supernova dans la Voie lactée qui pourrait produire un grand nombre de neutrinos.

Améliorer les méthodes de détection

Pour améliorer la détection et l'analyse des neutrinos, l'équipe IceCube développe de nouvelles technologies. Dans le cadre de la phase préliminaire Gen2 de la mise à niveau d'IceCube, qui devrait être achevée d'ici 2024, des systèmes de lecture intelligents pour la transmission de données ainsi que de nouveaux capteurs optiques plus puissants sont en cours de développement. Ces capteurs peuvent collecter près de trois fois plus de lumière que les modèles actuels. L'utilisation de capteurs à 24 pixels au lieu de capteurs à un seul pixel et de décaleurs de longueur d'onde pour améliorer la transmission de la lumière sont d'autres avancées attendues.

Des méthodes d’apprentissage automatique sont également utilisées pour classer plus efficacement les événements de neutrinos. Ces technologies permettent un filtrage accéléré des données pertinentes des mesures, permettant à l'équipe de rendre plus visibles même les signaux faibles. En 2023, le signal des neutrinos de la Voie lactée a été rendu visible, ce qui constitue une étape importante dans la recherche.

Le défi des rayons cosmiques

Malgré ses succès, IceCube n'a pas découvert dans le passé une source de neutrinos de l'importance requise. Une source n’est considérée comme prouvée que si la probabilité d’une origine cosmique est de 1 : 1,7 million (5 sigma). Jusqu'à présent, un neutrino avec une probabilité de 3 sigma était attribué à un blazar, d'autres neutrinos détectés en 2022 et 2023 avaient respectivement des probabilités de 3,2 sigma et 4,2 sigma, qui étaient associés à un noyau galactique actif. Néanmoins, la recherche de l’origine de ces particules reste un défi central.

La combinaison des résultats de divers projets de recherche, comme la collaboration susmentionnée avec le KM3NeT et les méthodes de détection améliorées, pourrait à l'avenir faire la lumière sur le comportement mystérieux des rayons cosmiques. Les chercheurs sont convaincus que les développements ultérieurs de l’expérience IceCube apporteront une contribution significative à notre compréhension de l’univers.