Sortez vos agendas : ce jeudi 29 juin, deux grands programmes de recherche en physique préparent des « annonces majeures » qui pourraient bouleverser notre compréhension de l’Univers. Voici un condensé des informations disponibles en l’état.
Du nouveau chez les neutrinos
La première annonce nous arrivera tout droit de l’IceCube Neutrino Observatory. C’est un détecteur de particules unique en son genre qui est enterré sous la glace du Pôle Sud.
📢 Major announcement coming soon!
Join us Thursday, June 29 @ 2:00 PM EDT to hear some exciting IceCube results!
Details ➡️ https://t.co/FWd0z5VboL pic.twitter.com/uiyq2oYRke
— IceCube Neutrino Observatory (@uw_icecube) June 14, 2023
Comme son nom l’indique, il est consacré à la recherche des neutrinos. Ce sont des particules subatomiques qui présentent plusieurs caractéristiques remarquables. Pour commencer, les chercheurs ont longtemps considéré que les neutrinos avaient une masse nulle. Ce n’est plus le cas aujourd’hui, et il a été prouvé qu’ils affichent en fait une masse infinitésimale, mais bien réelle ; quoi qu’il en soit, ces objets sont exceptionnellement légers.
Leur autre particularité, c’est qu’ils sont électriquement neutres et quasiment inertes. Ils n’interagissent quasiment jamais avec la matière qui les entoure. Selon le CERN, « seul un neutrino sur dix milliards traversant la Terre parvient à interagir avec un atome ».
Or, ce sont sur ces propriétés que les chercheurs s’appuient généralement pour étudier le comportement des particules. Et dans le cas des neutrinos, cela pose de gros problèmes lorsqu’il s’agit de les détecter, alors qu’ils sont pourtant abondants. Ces spécificités leur ont valu le nom de « particules fantômes ».
Une situation frustrante pour les chercheurs, qui espèrent y trouver certaines des pièces manquantes du grand puzzle de l’univers. Par exemple, les neutrinos font partie des candidats qui pourraient entrer dans la composition de l’insaisissable matière noire.
Il est assez difficile d’anticiper ce que l’institution nous réserve lors de cette annonce. Ce qui est certain, c’est qu’il ne s’agira pas de la première observation d’un neutrino. Ces particules ont déjà été observées au voisinage de certains corps célestes, dont notre Soleil. À l’automne 2021, les troupes du CERN ont même détecté leurs premiers neutrinos au sein du Large Hadron Collider, l’accélérateur de particules le plus performant de la planète.
Le suspense reste donc entier. L’observatoire IceCube aurait-il découvert un tout nouveau type (les physiciens parlent de « saveurs ») de neutrino ? Les chercheurs ont-ils mis en évidence un nouveau type d’interaction important pour la physique fondamentale ? Pour le savoir, rendez-vous le 29 juin à 20h sur la chaîne YouTube (ci-dessous) ou sur la conférence Zoom de l’observatoire à cette adresse.
Des nouvelles au sujet des ondes gravitationnelles
La seconde annonce provient du North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves, ou NANOGrav. Comme son nom l’indique, c’est une institution qui travaille sur les ondes gravitationnelles, ces oscillations de l’espace-temps prédites par Albert Einstein dans le cadre de sa théorie de la relativité.
Mark your calendars and get ready for a major announcement from the NANOGrav collaboration on June 29th! #nanograv
— NANOGrav PFC (@NANOGrav) June 21, 2023
L’étude de ces ondes gravitationnelles est une discipline encore balbutiante. Elles n’ont été observées pour la première fois qu’en 2015, par les équipes du LIGO et de Virgo. Pour mieux comprendre ce phénomène, le NANOGrav continue de scruter des pulsars pour étudier les ondes gravitationnelles qui en émanent.
Ce n’est pas la seule institution qui travaille sur cette thématique. On trouve des projets similaires en Europe (European Pulsar Timing Array), en Inde (Indian Pulsar Timing Array Project), ou encore en Australie (Parkes Pulsar Timing Array). Chacune de ces initiatives exploite son propre ensemble de détecteurs, et ensemble, ils forment un grand réseau planétaire dont les opérations sont pilotées par l’International Pulsar Timing Array (IPTA).
Il s’agit d’un programme de recherche fondamentale de premier plan. Et lorsqu’un consortium de cette importance prépare une « annonce majeure », cela déclenche forcément une certaine excitation dans la communauté scientifique. Même si les institutions concernées ont pris grand soin de maintenir le suspense, de nombreux spécialistes se sont donc mis à spéculer sur Internet.
Plusieurs experts s’attendent à ce que l’annonce concerne le fond cosmologique d’ondes gravitationnelles. C’est un concept qui a été défini par analogie avec fond diffus cosmologique, un rayonnement électromagnétique homogène qui s’étend à tout l’univers observable. De la même façon, notre monde serait parcouru en permanence par des ondes gravitationnelles à basse fréquence.
Et ces dernières pourraient révéler une montagne d’informations précieuses, notamment sur les origines de l’Univers. En effet, la théorie suggère que ces ondes gravitationnelles pourraient légèrement perturber les signaux électromagnétiques originaires d’autres corps célestes, comme les ondes radio qui émanent périodiquement des pulsars.
Le souci, c’est qu’il est extrêmement difficile d’en extraire des informations ; en fait, ce fond gravitationnel n’a jamais été détecté jusqu’à présent. Selon les modèles actuels des physiciens, c’est la faute de l’expansion de l’Univers, qui fait diminuer la longueur d’onde de ces ondes à basse fréquence au fil du temps.
Techniquement, le fond cosmologique d’ondes gravitationnelles reste donc hypothétique. Si les troupes de l’IPTA ont effectivement réussi à apporter la première preuve expérimentale, il s’agirait d’une avancée majeure qui pourrait ouvrir la voie à des tas de travaux révolutionnaires.
L’annonce sera diffusée le 29 juin à 19 h sur la chaîne YouTube du consortium.
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