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Pour la première fois, des scientifiques ont observé la structure interne de la Terre grâce à des particules fantômes : les neutrinos.
Il y a près de cent ans, le physicien Wolfgang Pauli a prédit l'existence des neutrinos, de légères particules qui traversent la matière comme un couteau dans du beurre. Seulement, ils sont bien plus légers : pour arrêter ne serait-ce qu'un neutrino, il faudrait un mur de plomb d'une épaisseur d'une année-lumière. Néanmoins, si un neutrino est très énergétique, la Terre n'est plus tout à fait transparente pour lui — surtout son noyau de fer très dense. C'est précisément ce que les scientifiques ont exploité : de même que l'ombre d'un objet révèle sa forme, l'atténuation du flux de neutrinos a révélé l'intérieur de notre planète.
Imaginez que vous éclairez avec une lampe torche à travers une vitre embuée. En voyant à quel point le faisceau est devenu plus faible à différents endroits, vous pouvez deviner où la vitre est plus épaisse ou plus sale. Pour les neutrinos, la Terre est une telle vitre embuée, mais le faisceau est une pluie de particules venues du cosmos.
Pendant plus de dix ans, le détecteur géant IceCube, gelé dans la glace de l'Antarctique, a capté les éclairs produits par les neutrinos ayant traversé la Terre de part en part. Le détecteur a enregistré plus de trois cent mille événements de ce type. Lorsqu'un neutrino heurtait un atome dans la glace, une particule chargée naissait, filant plus vite que la vitesse de la lumière locale et provoquant une lueur bleutée. La luminosité et la direction de cet éclair permettaient de déterminer l'énergie du neutrino et à quel point il s'était affaibli en se frayant un chemin à travers les entrailles. De cette manière, une sorte de spectroscopie de la planète a été réalisée : les neutrinos de différentes énergies s'atténuaient différemment, révélant des couches de densités différentes — la croûte, le manteau et le noyau.
Les neutrinos les plus énergétiques nous parviennent des événements les plus violents de l'Univers : explosions de supernovae, pulsars en rotation effrénée, collisions près des trous noirs et surfaces d'étoiles à neutrons. En substance, ce sont de lointaines catastrophes cosmiques qui éclairent le noyau terrestre.
Au final, les scientifiques ont établi une carte de la densité de la Terre, de la surface jusqu'au centre. La masse et le moment d'inertie obtenus correspondent à ceux que nous connaissons par d'autres mesures, mais ils ont désormais été obtenus grâce à l'interaction faible, qui est précisément décrite par le modèle standard de la physique des particules. C'est comme une autre balance — non pas à ressort, mais, disons, à laser : le principe est différent, mais le nombre est le même. Cette méthode du transit, auparavant utilisée pour les atmosphères de planètes lointaines, a été employée pour la première fois pour regarder à l'intérieur de notre propre planète. Cela signifie qu'à l'avenir, nous pourrons vérifier nos conceptions des entrailles terrestres par un moyen indépendant et, peut-être, préciser pourquoi la Terre possède un champ magnétique et Mars non.
Pour arrêter ne serait-ce qu'un neutrino, il faudrait un mur de plomb d'une épaisseur d'une année-lumière, mais à travers le noyau terrestre, les neutrinos de haute énergie sont absorbés de moitié.
