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Pour la première fois, la densité de la Terre a été mesurée grâce aux neutrinos, des particules qui traversent la planète presque sans encombre.
La Terre a été radiographiée de part en part, comme aux rayons X – mais ce sont des neutrinos, ces particules fantômes qui traversent la matière presque sans être arrêtées, qui ont joué le rôle des rayons. Ils ont été prédits par Pauli, puis Fermi les a intégrés dans le modèle standard – la meilleure théorie du monde microscopique, où la masse est conférée par le boson de Higgs (découvert par Higgs). Les neutrinos naissent lors des collisions des rayons cosmiques avec l'atmosphère, et chaque seconde, des milliards d'entre eux traversent votre paume sans laisser de trace.
Le détecteurIceCube, gelé dans un kilomètre cube de glace antarctique, a passé dix ans à capter les éclairs bleutés produits par les neutrinos qui ont transpercé la planète. La glace y est si transparente que les capteurs perçoivent de faibles lueurs à des centaines de mètres – comme une guirlande de Noël dans l'épaisseur du glacier. En comparant le nombre de ces événements au flux attendu grâce à la modélisation numérique et à l'analyse des énergies, les scientifiques ont dressé une carte de densité de la croûte jusqu'au noyau – une véritable tomographiequantique.
Le résultat a stupéfié par sa banalité : la masse de la Terre s'est avérée être de 7,25×10²⁴ kg, exactement comme le prédisaient les données sismiques. Pas de cavités, pas de mers cachées – juste du fer brûlant. L'hypothèse de la Terre creuse s'est fracassée sur les statistiques des neutrinos. Ainsi, pour la première fois, nous avons « pesé » notre maison de manière indépendante et nous avons obtenu un outil capable de scruter les entrailles de mondes lointains.
Les neutrinos traversent la Terre presque sans perte : sur un trillion de particules, seule une poignée est absorbée – c'est précisément pour cela qu'ils sont si difficiles à détecter.
La science-fiction utilise depuis longtemps les neutrinos comme particules omnipénétrantes. Aujourd'hui, la réalité rattrape la fiction : nous les utilisons pour regarder à l'intérieur de la Terre, et à terme, à l'intérieur d'autres planètes.
Le faisceau de neutrinos s'affaiblit exponentiellement avec la masse traversée. X est la densité colonnaire, la somme de toute la masse sur le trajet du faisceau. Plus la planète est massive en transparence, moins il reste de neutrinos.
I = \frac{8\pi}{3} \int_0^R \rho(r) r^4 dr
Le moment d'inertie polaire est une mesure de la répartition de la masse en fonction du rayon. Cette formule transforme le profil de densité ρ(r) obtenu en un nombre comparable aux mesures gravitationnelles. La coïncidence confirme toute la chaîne neutrino.
