Nobel de physique : Francis Halzen et le télescope de glace qui capte les neutrinos du cosmos

L’Académie royale des sciences de Suède a attribué le 6 octobre le prix Nobel de physique 2026 à un lauréat unique, le Belge Francis Halzen, 82 ans, professeur à l’université du Wisconsin à Madison. Le comité Nobel salue son rôle décisif dans la construction de l’observatoire de neutrinos IceCube et dans la découverte de neutrinos de haute énergie venus de l’espace. Le prix récompense une idée improbable formulée dans les années 1980 : transformer un kilomètre cube de glace antarctique en télescope. Il consacre surtout une nouvelle manière d’observer l’Univers, qui ne repose plus seulement sur la lumière.

I. Une intuition des années 1980

Né le 23 mars 1944 à Tirlemont, en Belgique, Francis Halzen soutient sa thèse à l’université catholique de Louvain en 1969, passe par le CERN, puis rejoint Madison en 1972. Physicien théoricien des particules, il s’intéresse à une question qui paraît alors sans issue pratique : comment capter les neutrinos venus des profondeurs du cosmos ?

Le neutrino est une particule élémentaire sans charge électrique, de masse infime, qui n’interagit presque pas avec la matière : des dizaines de milliards de neutrinos solaires traversent chaque seconde chaque centimètre carré de notre corps sans laisser de trace. Cette discrétion en fait un messager idéal. Contrairement à la lumière, qu’absorbent la poussière et les gaz, et aux particules chargées, que dévient les champs magnétiques, un neutrino voyage en ligne droite depuis sa source. Il peut donc désigner les accélérateurs cosmiques qui produisent les rayons cosmiques les plus énergétiques, dont l’origine reste l’une des grandes énigmes de l’astrophysique.

Le revers est évident : pour en attraper quelques-uns, il faut un détecteur gigantesque. Halzen comprend que la glace de l’Antarctique, épaisse, pure et transparente en profondeur, peut faire l’affaire. Il lance le prototype AMANDA à partir de 1987, propose IceCube en 1988, et en devient le responsable scientifique en 2001.

II. Un détecteur d’un kilomètre cube

Achevé le 18 décembre 2010 à la station Amundsen-Scott du pôle Sud, IceCube compte 5 160 modules optiques répartis sur 86 câbles de 60 capteurs, descendus dans des puits forés à l’eau chaude entre 1 450 et 2 450 mètres de profondeur. Les câbles sont espacés de 125 mètres, les capteurs de 17 mètres. À ces profondeurs, la pression a chassé les bulles d’air et la glace devient exceptionnellement transparente, tandis que l’épaisseur au-dessus sert de bouclier contre les particules parasites.

Lorsqu’un neutrino heurte un noyau de la glace, il produit des particules chargées qui filent plus vite que la lumière ne se propage dans ce milieu. Elles émettent alors une faible lueur bleue, le rayonnement Tcherenkov, comparable au bang d’un avion supersonique. Les capteurs datent l’arrivée de chaque photon à quelques nanosecondes près, ce qui permet de reconstruire la direction et l’énergie de la particule. Le projet a coûté 279 millions de dollars, dont environ 242 millions apportés par la Fondation nationale pour la science américaine (NSF), et réunit plus de 450 scientifiques de 58 institutions dans 14 pays.

III. Quatre découvertes

Les résultats, tous publiés dans des revues à comité de lecture, se sont succédé :

• 2013 : deux événements d’environ un pétaélectronvolt, soit un million de milliards d’électronvolts, surnommés Bert et Ernie, puis un flux de 28 neutrinos d’origine astrophysique publié dans Science, première preuve que de tels neutrinos existent ;
• 2017-2018 : un neutrino d’environ 290 téraélectronvolts, détecté le 22 septembre 2017, est relié au blazar TXS 0506+056, une galaxie active dont le jet est orienté vers la Terre ;
• 2022 : la galaxie NGC 1068 est identifiée comme source, avec un niveau de confiance statistique de 4,2 sigma ;
• 2023 : IceCube produit la première image de la Voie lactée en neutrinos.

L’épisode de 2017 a valeur d’exemple. Moins d’une minute après la détection, IceCube a diffusé une alerte automatique aux observatoires du monde entier ; le satellite Fermi de la NASA a alors constaté que le blazar se trouvait dans une phase d’éruption en rayons gamma, confirmée par des télescopes au sol. Pour la première fois, une même source était vue en neutrinos et en lumière. Le détecteur comprend aussi un sous-ensemble plus dense, DeepCore, huit câbles capables de capter des neutrinos de plus basse énergie, et un réseau de surface, IceTop, de 81 stations, qui mesure les gerbes de particules produites par les rayons cosmiques dans l’atmosphère.

Ces résultats ont fondé ce que les physiciens appellent l’astronomie multimessager : croiser, pour un même objet, les observations en lumière, en neutrinos et en ondes gravitationnelles. Halzen y voit une reconnaissance pour l’ensemble de la collaboration plus que pour lui-même, selon le communiqué de l’université du Wisconsin.

IV. Une discipline désormais plurielle

IceCube n’est plus seul. En Méditerranée, le réseau européen KM3NeT déploie deux détecteurs sous-marins : ARCA, au large de la Sicile, à environ 3 500 mètres de fond, et ORCA, au large de Toulon. Le 13 février 2023, alors que seules 21 lignes d’ARCA fonctionnaient, il a enregistré l’événement KM3-230213A, attribué à un neutrino d’environ 220 pétaélectronvolts, le plus énergétique jamais observé, publié dans Nature en février 2025. Le chantier se poursuit : ARCA comptait 62 lignes le 23 septembre 2026. En septembre, IceCube a indiqué dans une prépublication n’avoir trouvé aucune contrepartie à cet événement dans quinze ans de données, ce qui interroge sur sa source.

Au pôle Sud, une extension baptisée IceCube Upgrade a été installée pendant la saison 2025-2026 : cinq câbles et plus de 600 nouveaux capteurs, destinés à mieux étalonner la glace. Le projet suivant, IceCube-Gen2, prévoit un volume environ huit fois plus grand et un réseau d’antennes radio, mais n’est pas financé. Le Nobel de chimie, attribué le lendemain, a lui aussi récompensé des travaux fondamentaux des années 1980.

V. Ce qu’il faut surveiller

• Les premières données scientifiques de l’IceCube Upgrade, annoncées pour la fin de 2026.
• Le budget fédéral américain pour 2027 : selon Scientific American, la proposition de l’administration réduirait de moitié le financement d’IceCube.
• Une décision de financement d’IceCube-Gen2, condition de la prochaine génération de découvertes.
• La remise du prix à Stockholm, traditionnellement le 10 décembre.

Sources

• NobelPrize.org, prix Nobel de physique 2026
• IceCube, annonce du prix (octobre 2026)
• IceCube, description du détecteur
• IceCube, questions fréquentes
• American Institute of Physics, biographie du lauréat
• Scientific American, 6 octobre 2026
• KM3NeT, événement KM3-230213A
• IceCube, achèvement de l’IceCube Upgrade

Cet article a été préparé avec l’assistance d’une intelligence artificielle, à partir des sources citées.