Un puissant projecteur éclaire un épais brouillard. On ne voit pas le faisceau lui-même, mais le brouillard se met à scintiller faiblement – et révèle la présence du projecteur. Un principe similaire s'applique aux neutrinos : ces particules presque insaisissables naissent lorsque des protons rapides provenant de galaxies lointaines percutent le rayonnement fossile omniprésent (le faible fond micro-onde laissé par le Big Bang).
Récemment, le télescope James Webb a plongé son regard dans l'Univers primordial et y a découvert un nombre étonnamment élevé de noyaux galactiques brillants. Ce sont des « phares » cosmiques – des endroits où la matière tombe sur des trous noirs supermassifs. Les auteurs de la nouvelle étude ont émis l'hypothèse suivante : si ces phares éjectent des protons d'énergie allant jusqu'à dix milliards de milliards d'électron-volts, alors, sur leur chemin vers nous à travers le brouillard du rayonnement fossile, une quantité notable de neutrinos devrait être produite. Les calculs ont révélé une « bosse » caractéristique dans le flux de neutrinos à une énergie d'environ 50 PeV (pétaélectron-volts). Comme si le projecteur laissait sur le brouillard une tache d'une luminosité donnée.
Les données actuelles de l'observatoire de neutrinos IceCube (un détecteur géant enfoui dans les glaces de l'Antarctique) voient déjà un signal similaire. Certes, on ne peut pas encore affirmer avec certitude d'où il provient. Si les futures observations confirment cette bosse à 50 PeV et montrent que les neutrinos arrivent de directions précises, cela constituerait une preuve directe du fonctionnement d'anciens accélérateurs de particules. Nous pourrions ainsi entendre l'écho des processus qui faisaient rage lorsque l'Univers avait moins d'un milliard d'années.
tel que rédigé par les auteurs, en anglais arXiv:2604.14535
The James Webb Space Telescope (JWST) revealed a large population of active galactic nuclei (AGN) with redshifts greater than five. We show that if they emit ultrahigh-energy protons with energies up to $$\lesssim 10^{19}$$ eV, the cosmogenic neutrino production in the high-redshift CMB field yields a neutrino flux with a bump at around 50 PeV. This flux is potentially consistent with the current neutrino intensity estimate by the IceCube Neutrino Observatory within the parameter space allowed from the AGN luminosity and number density estimates by JWST. Future neutrino observations that confirm the 50-PeV bump and constrain the small-scale anisotropy will infer ultra-high energy cosmic-ray emissions in the early universe.
L'observatoire de neutrinos IceCube utilise un kilomètre cube de glace antarctique comme détecteur. Lorsqu'un neutrino entre en collision avec une molécule d'eau, un faible éclair de lumière se produit, capté par des milliers de capteurs gelés dans la glace.
Dans le roman « Contact » de Carl Sagan, le signal d'une civilisation extraterrestre est détecté grâce à des détecteurs de neutrinos, ce qui fait écho à l'idée d'utiliser les neutrinos comme « messagers » venus des confins du cosmos.