Les mystérieux neutrinos à hautes énergies seraient bien liés aux trous noirs supermassifs

Quand Wolfgang Pauli et Enrico Fermi ont postulé l’existence du neutrino et l’ont utilisé pour faire une théorie de la radioactivité bêta dans les années 1930, ils ne pouvaient pas savoir non seulement qu’il existait plusieurs types de neutrinos se convertissant les uns dans les autres au cours du temps mais aussi que ces particules fantomatiques seraient utilisées pour faire de l’astronomie multimessager, par exemple en combinaison avec la détection d'ondes gravitationnelles, et pour tenter de percer les secrets des noyaux actifs de galaxies, notamment des quasars.

Toutefois, on étudiait déjà à l’époque les rayons cosmiques et on s’interrogeait sur leurs origines. C’est en 1926 et au prix Nobel de physique Robert Millikan que l’on doit ce nom, comme le prouve un article de 1928 où il l’utilise. Pour lui, ces rayons cosmiques ne proviennent pas des étoiles, mais sont des ondes électromagnétiques ionisantes et elles représentent les « cris de naissance des atomes » dans la Galaxie. La découverte des positrons, des muons et des pions chargés allait rapidement montrer que Millikan se trompait sur le premier point. Toutefois, une partie des rayons cosmiques à des énergies pas trop élevées est vraiment en rapport avec les explosions de supernovae, et donc la synthèse de certains éléments chimiques.


Olivier Drapier, chercheur au laboratoire Leprince-Ringuet de l’École polytechnique, CNRS, nous parle des neutrinos, ces particules de matière que l'on peut utiliser pour étudier les étoiles et l'Univers. © École polytechnique

Après la Seconde Guerre mondiale on fera cependant la découverte de rayons cosmiques à des énergies de plus en plus hautes, par exemple des photons gamma, des énergies trop importantes pour être le produit de simple explosion d’étoiles, et s’est alors posé la question de l’origine des rayons cosmiques à ultra-hautes énergies.

Depuis plusieurs décennies, on pense que les super-accélérateurs de particules capables de les produire sont étroitement associés...

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