Le 6 décembre 2016, une particule d’antimatière extrêmement puissante, appelée antineutrino, a frappé la glace de l’Antarctique. Provenant de l’espace, elle est entrée en collision avec un électron à une vitesse presque identique à celle de la lumière, et ce, avec une énergie égale à 6,3 pétaélectronvolts (PeV).
Le phénomène a été détecté par les infrastructures de l’observatoire de neutrinos IceCube et il s’agit d’une première ! Profondément à l’intérieur de la calotte glaciaire du pôle Sud, après le choc, la particule d’antimatière s’est rapidement transformée en une pluie de particules secondaires connues sous le nom de boson W.
Un télescope géant enfoui sous la glace de l’Antarctique
Avant d’aller plus loin, il convient de rappeler que l’observatoire de neutrinos IceCube est un gigantesque télescope d’un kilomètre cube situé sous la glace du pôle Sud. Il est financé par la National Science Foundation, mais aussi par l’Allemagne, la Belgique, le Japon et la Suède. En ce qui concerne la détection de décembre 2016, en plus d’avoir démontré ce que l’observatoire est capable de faire, elle a fourni une confirmation supplémentaire du modèle standard de la physique des particules. À noter que ce phénomène, connu sous le nom de Résonance de Glashow, a demeuré pendant longtemps au stade d’une simple théorie.
Une théorie née en 1960
Sheldon Glashow a proposé cette théorie pour la première fois en 1960. À l’époque, le physicien américain avait prédit qu’un antineutrino pourrait interagir avec un électron pour produire une particule encore inconnue par un processus connu sous le nom de résonance.
Mais en 1983, les scientifiques sont parvenus à déterminer la mystérieuse particule : le boson W. D’après Glashow, ce processus nécessite une quantité phénoménale d’énergie. Maintenant que ladite résonance a été vérifiée, les scientifiques pourront se focaliser sur d’autres questions de la physique des particules qui demeurent sans réponse.
450 fois l’énergie pouvant être générée par le LHC
Il a donc fallu plus de quatre aux scientifiques du programme IceCube pour confirmer la nature de la collision de décembre 2016 et ses conséquences. Selon l’article qui rapporte la découverte dans la revue Nature, l’énergie de 6,3 pétaélectronvolts qui a contribué à l’impact est tellement puissante qu’elle est impossible à reproduire sur les accélérateurs de particules existants.
Cela équivaut effectivement à 450 fois l’énergie que le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN peut produire. C’est d’ailleurs pour cette raison que les chercheurs n’ont eu aucune preuve tangible de l’existence la théorie de la résonance de Glashow depuis son apparition il y a plus de 60 ans.