Publié le 7 février 2026 20h39. Un signal neutrino d’une énergie sans précédent, détecté en 2023 au large des côtes méditerranéennes, défie les modèles astrophysiques actuels. Une équipe de physiciens propose une explication audacieuse : l’explosion d’un trou noir primordial.
- En février 2023, le détecteur KM3NeT a enregistré un neutrino d’une énergie environ 30 000 fois supérieure à celle produite par le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN.
- L’origine de ce neutrino reste inconnue, et son observation n’a pas été confirmée par d’autres détecteurs comme IceCube.
- Une hypothèse avancée par des chercheurs de l’Université du Massachusetts à Amherst suggère que ce signal pourrait provenir de l’explosion d’un trou noir primordial contenant des électrons sombres.
Chaque seconde, des milliards de neutrinos, ces particules fantomatiques à la masse quasi nulle, traversent notre planète. Leur détection est un défi, nécessitant des capteurs gigantesques, comme les détecteurs de neutrinos disséminés à travers le monde. En février 2023, l’un de ces détecteurs, KM3NeT, situé au large de Malte en mer Méditerranée, a capté un signal exceptionnel : un neutrino d’une énergie colossale, d’environ 30 000 fois supérieure à celle des particules produites par le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN, l’accélérateur de particules le plus puissant jamais construit.
« Nous ne nous attendions absolument pas à observer un neutrino d’une telle énergie, et aucune source astrophysique connue ne pouvait l’expliquer », explique Andrea Thamm, physicienne des particules à l’Université du Massachusetts à Amherst et principale auteure de l’étude. L’énigme s’est accentuée lorsque les chercheurs ont constaté que seul KM3NeT avait enregistré ce signal, alors que d’autres expériences, comme IceCube, n’ont détecté aucune trace de cet événement, ni même d’événements approchant un centième de son énergie.
Pour tenter de résoudre ce mystère, Andrea Thamm et ses collaborateurs proposent une hypothèse audacieuse, qui sera publiée le 10 février dans la revue Physical Review Letters (PRL), après avoir été mise en ligne sur le serveur de prépublication arXiv. Ils suggèrent que l’origine de ce neutrino pourrait résider dans l’explosion d’un trou noir primordial.
Les trous noirs primordiaux sont des objets hypothétiques formés dans les premiers instants de l’univers, lors du Big Bang, et non issus de l’effondrement d’étoiles massives. Leur existence n’a pas encore été prouvée, mais les scientifiques soupçonnent qu’ils pourraient être extrêmement légers, avec une masse comparable à celle de la Terre. Selon les travaux de Stephen Hawking dans les années 1970, les trous noirs émettent un rayonnement (rayonnement de Hawking) et perdent ainsi de la masse. Plus un trou noir est petit, plus sa température est élevée et plus il émet de rayonnement, se désintégrant rapidement.
L’étude se concentre sur un scénario particulier : un trou noir primordial « quasi extrême », qui contiendrait des électrons sombres, des particules hypothétiques beaucoup plus massives que les électrons ordinaires. Ces électrons sombres, en raison de leur masse, ne pourraient pas être éjectés par le rayonnement de Hawking. Cependant, le champ électrique sombre qui les entoure deviendrait si intense que les électrons sombres finiraient par s’échapper, provoquant une explosion soudaine et massive, libérant une grande quantité d’énergie sous forme de neutrinos. Cette explosion, de courte durée (quelques secondes), émettrait des neutrinos dans une plage d’énergie spécifique, expliquant ainsi pourquoi seul KM3NeT a pu détecter le signal de 2023.
« Pour l’instant, personne ne sait ce qui a causé ce neutrino, et notre proposition offre une possibilité », précise Andrea Thamm. « Au fil du temps, nous pourrons ou non observer d’autres particules de haute énergie, ce qui nous permettra de valider ou d’infirmer notre hypothèse. »
Bien que prometteuse, cette théorie repose sur des hypothèses non prouvées. Les physiciens soulignent qu’il s’agit d’une des nombreuses explications possibles à l’origine de ce neutrino ultra-énergétique. Des analyses théoriques et des données expérimentales supplémentaires seront nécessaires pour déterminer si cette hypothèse est correcte.