De mystérieuses particules rejetées par l’Antarctique défient notre compréhension de la physique

Détectées pour la première fois en 2006, ces étranges particules défiant les lois de la physique fascinent les scientifiques, qui ambitionnent de découvrir leurs nature et origine exactes dans les années à venir.

De bien étranges signaux

À trois reprises depuis 2006, le dispositif ANITA (Antenne transitoire impulsive d’Antarctique), un ballon flottant doté d’un capteur de particules, a enregistré un étrange signal semblant démontrer l’existence de particules à haute énergie. Celles-ci ont l’air d’émaner de la calotte glaciaire et semblent capables de se propager de façon fluide à travers la planète. Accessibles depuis le serveur de pré-publication arXiv, ces nouveaux travaux excluent l’hypothèse considérée jusqu’à présent comme la plus probable, ce qui sous-entend que notre compréhension actuelle de la physique pourrait être insuffisante pour expliquer leur nature.

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Auparavant, les scientifiques estimaient que ces particules étaient des neutrinos, connus pour leur capacité à traverser d’autres matières, mais selon le modèle standard de la physique des particules, les niveaux d’énergie incroyablement élevés de ces particules infimes (un milliard de milliards d’électronvolts) enregistrés par ANITA auraient normalement dû impliquer qu’elles interagissent avec celles présentes à l’intérieur de la Terre, et non qu’elles traversent des milliers de kilomètres de roche, de magma et de fer aussi aisément.

Pour qu’un neutrino à haute énergie puisse sortir indemne d’une telle traversée, cela impliquerait que ce dernier provienne d’une source cosmique lointaine (étoile à neutrons, galaxie…) à même d’accélérer les neutrinos et de les renvoyer dans l’espace.

Un mystère tenace en dépit des nombreuses analyses menées

En supposant qu’il s’agissait bien d’une source cosmique, les chercheurs de l’université du Wisconsin-Madison (États-Unis), travaillant à l’Observatoire de neutrinos IceCube (Antarctique), ont étudié les données qu’ils avaient collectées au fil des années à la recherche de signaux semblables à ceux détectés par ANITA, mais celles-ci n’ont rien donné. Il est donc probable qu’ANITA ait identifié un signe de physique exotique ou qu’il s’agisse d’une erreur subtile de mesure, que l’ensemble des chercheurs aurait négligée.

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Les physiciens comptent désormais sur une mise à jour des données du dispositif dans laquelle seront décrits tous les évènements anormaux survenus lors d’un dernier vol du ballon en 2016, ce qui pourrait fournir des informations majeures au sujet d’autres détections de haute énergie et les aider à résoudre ce mystère.

Dans l’attente de ces résultats, les théories au sujet de la véritable nature de ces particules énigmatiques, qui remettent possiblement en question le modèle standard, ne manquent pas. Certains chercheurs estiment qu’il pourrait s’agir de neutrinos stau, appuyant la théorie de la « supersymétrie », selon laquelle l’ensemble des particules fondamentales disposent d’homologues beaucoup plus lourdes. Tandis que d’autres pensent que les signaux enregistrés pourraient révéler l’existence de matière noire ou de neutrinos stériles n’interagissant via aucune des interactions fondamentales du modèle standard, à l’exception de la gravité.