Pendant des siècles, l'humanité a exploré le cosmos de la même manière : en collectant de la lumière. Du télescope de Galilée aux observatoires spatiaux d'aujourd'hui, l'outil a changé, mais le principe est resté le même. Le Nobel de physique 2026 couronne l'homme qui a tenté, et réussi, de regarder l'Univers autrement : Francis Halzen, 82 ans, physicien belgo-américain, récompensé pour sa contribution décisive à l'observatoire de neutrinos IceCube, enfoui dans la glace du pôle Sud.
Un prix décerné à un seul lauréat
L'annonce a été faite le 6 octobre, à 17 h 45 heure de Pékin, par l'Académie royale des sciences de Suède. Selon le média chinois Sciencenet, relayé par plusieurs de ses dossiers, le prix revient à Francis Halzen seul, en reconnaissance de son rôle moteur dans la conception et la construction d'IceCube, ainsi que de ses apports à l'astrophysique des particules. Sciencenet rappelle que c'est le premier Nobel de physique lié aux neutrinos depuis onze ans, c'est-à-dire depuis 2015, année où l'on avait honoré la découverte de l'oscillation des neutrinos, qui prouve que ces particules ont une masse.
Le fait que le prix soit attribué à une seule personne pour un instrument aussi vaste mérite d'être souligné. IceCube est le fruit d'une collaboration internationale de plusieurs centaines de chercheurs, mais l'Académie a choisi de saluer celui qui en a été l'architecte et le défenseur obstiné, depuis l'idée initiale jusqu'à la preuve que le pari techniquement insensé fonctionnait.
Le neutrino, ce « fantôme » de la physique
Pour comprendre l'enjeu, il faut d'abord comprendre la particule. Le neutrino est l'une des plus abondantes de l'Univers : chaque seconde, des milliers de milliards de ces particules traversent votre corps sans que vous ne sentiez quoi que ce soit. Elles n'ont pas de charge électrique, leur masse est infime, et elles n'interagissent presque jamais avec la matière. Les physiciens les surnomment volontiers les « particules fantômes », une expression que reprend d'ailleurs l'un des articles de Sciencenet consacrés à IceCube.
C'est précisément ce caractère insaisissable qui les rend précieuses. Un photon, la particule de lumière, peut être absorbé par un nuage de poussière, dévié par un champ magnétique ou noyé dans le rayonnement ambiant. Un neutrino, lui, traverse tout. Il arrive sur Terre en ligne droite, depuis sa source, sans avoir été détourné. En théorie, il porte donc l'information la plus fidèle sur les phénomènes les plus violents du cosmos : noyaux de galaxies actives, explosions d'étoiles, trous noirs supermassifs, ou encore les accélérateurs naturels de rayons cosmiques, ces particules de très haute énergie dont l'origine reste un casse-tête vieux d'un siècle.
Le revers de la médaille est évident : une particule qui n'interagit presque jamais est aussi presque impossible à attraper. Il faut, pour en saisir quelques-unes, un détecteur d'une taille démesurée.
Un kilomètre cube de glace comme détecteur
C'est là qu'intervient l'idée audacieuse d'IceCube. Plutôt que de construire un instrument, les chercheurs ont transformé un morceau de continent en détecteur. Sous la station américaine Amundsen-Scott, au pôle Sud, ils ont foré plus de quatre-vingts trous de près de 2 500 mètres de profondeur dans la calotte glaciaire, à l'aide d'eau chaude sous pression. Dans chacun, ils ont descendu un « chapelet » de capteurs optiques, soit plus de 5 000 au total, répartis dans un volume d'environ un kilomètre cube de glace.
Le principe de détection est élégant. Dans de très rares cas, un neutrino entre en collision avec un noyau atomique de la glace. La réaction produit une particule chargée, souvent un muon, qui file à une vitesse supérieure à celle de la lumière dans ce milieu. Elle émet alors une faible lueur bleutée, l'effet Tcherenkov, que les capteurs enregistrent. En mesurant l'heure d'arrivée de la lumière sur chaque capteur, on reconstitue la trajectoire de la particule, donc la direction d'où venait le neutrino, et on estime son énergie.
Pourquoi la glace de l'Antarctique? Parce qu'à cette profondeur, elle est d'une grande pureté et d'une grande transparence, stable et à l'abri de toute lumière parasite. Elle sert à la fois de cible pour les neutrinos et de blindage contre le bruit de fond. Une partie de la planète a littéralement été mise au service d'un télescope qui regarde non pas le ciel, mais le sol : IceCube observe surtout les neutrinos qui ont traversé la Terre entière, celle-ci filtrant les autres particules.
Des résultats qui ont ouvert un nouveau champ
IceCube a été achevé en 2010, après une dizaine d'années de chantier réparties sur les étés australs, seule période où le forage est praticable. Depuis, l'observatoire a rempli sa promesse. En 2013, il a détecté les premiers neutrinos d'origine cosmique, d'une énergie bien supérieure à tout ce que produisent les accélérateurs terrestres. En 2017, une alerte transmise à d'autres observatoires a permis d'associer un neutrino de très haute énergie à un blazar, un trou noir supermassif crachant des jets de matière dans notre direction, une première pour l'astronomie dite « multimessager ». Plus récemment, la collaboration a rapporté une cartographie des neutrinos issus du plan de notre propre galaxie, la Voie lactée, vue pour la première fois sans lumière.
Ces avancées ont donné corps à une idée qui semblait presque naïve au départ : étudier l'Univers par ses particules et non seulement par ses ondes électromagnétiques. À côté de la lumière, des rayons cosmiques et des ondes gravitationnelles, les neutrinos forment désormais un troisième ou quatrième canal d'information, et c'est leur combinaison qui promet les découvertes à venir.
Une physique qui se poursuit dans les profondeurs marines
Le Nobel ne referme pas un chapitre, il en ouvre d'autres. Dans son entretien rapporté par Sciencenet, Francis Halzen se montre favorable au projet chinois de télescope à neutrinos des grands fonds marins, qui vise à transposer l'approche d'IceCube dans l'eau plutôt que dans la glace. Le principe est le même, mais l'environnement diffère : l'eau de mer permet une meilleure résolution angulaire, donc une localisation plus précise des sources, au prix de contraintes techniques propres au milieu marin, comme le courant, la bioluminescence ou la corrosion.
Le projet chinois n'est pas isolé. D'autres détecteurs, en Méditerranée, dans le lac Baïkal ou dans le Pacifique, poursuivent des objectifs complémentaires, et IceCube lui-même prépare une extension, IceCube-Gen2, destinée à multiplier son volume utile et sa sensibilité. L'idée est de couvrir tout le ciel avec des instruments aux forces différentes, les détecteurs de glace et d'eau se complétant.
Ce que ce prix dit de la science
Au-delà de la performance technique, ce Nobel salue un style de recherche. IceCube est un projet de longue haleine, dont le financement, l'ingénierie polaire et la logistique ont exigé des décennies de persévérance. Il a fallu convaincre que forer des kilomètres de glace pour capter une particule quasi insaisissable n'était pas une lubie. Le comité Nobel récompense ici l'audace de l'instrument autant que ses résultats.
Il rappelle aussi une leçon plus générale : les grandes découvertes en physique fondamentale naissent souvent de la décision de construire un outil radicalement nouveau, sans savoir exactement ce qu'il permettra de voir. Les neutrinos cosmiques n'avaient jamais été observés avant IceCube. Aujourd'hui, ils permettent de sonder des phénomènes dont les astrophysiciens ne pouvaient auparavant que spéculer l'existence.
Les questions restent nombreuses : quelles sont précisément les sources des neutrinos les plus énergétiques? Comment les rayons cosmiques sont-ils accélérés? Les neutrinos recèlent-ils des indices sur la matière noire ou sur une physique au-delà du modèle standard? La réponse, selon toute vraisemblance, viendra de la mise en réseau de détecteurs sous la glace, dans les océans et dans les lacs. C'est cette ambition collective, bien plus que le nom d'un lauréat, que ce Nobel met en lumière.