L'essentiel de notre connaissance de l'Univers provient de son
observation à l'aide de la lumière, les photons. Les photons
bénéficient de nombreux avantages comparés aux rayons cosmiques qui
bombardent en permanence notre atmosphère : ils sont produits
abondamment par de nombreux phénomènes, ils sont neutres et voyagent
longtemps donc permettent de voir loin. Ils sont relativement faciles à
détecter sur un grand domaine de longueur d'onde (c'est-à-dire
d'énergie). Ils transportent des informations détaillées sur la
façon dont ils ont été produits et permettent d'appréhender le
fonctionnement des objets célestes. Mais les photons s'échappent
difficilement des régions denses et chaudes des étoiles, des noyaux
actifs de galaxie et autres sources très énergétiques qui peuplent
l'Univers. Ces régions ne peuvent donc être étudiées directement.
Leurs propriétés ne peuvent être déduites que de façon indirecte.
Par exemple, les photons qui nous proviennent du Soleil sont émis
depuis les couches les plus externes, la photosphère, bien loin du cœur
où se produisent les réactions de fusion de l'hydrogène en hélium. En
outre, les photons interagissent avec les autres photons qui baignent
l'ensemble de l'Univers (fond cosmologique à 3K ou fond infrarouge).
L'observation de l'Univers en photon à haute énergie (au-delà de 10 TeV,
c'est-à-dire, 10000 milliards d'électron-volts) se limite aux distances inférieures
à 100 Mpc (300 millions d'années lumières. La galaxie a une taille
d'environ 100 000 années lumières, et l'Univers 12 à 15 milliards
d'années lumières). Pour observer l'intimité des objets
astrophysiques lointains et obtenir une description de l'Univers sur de
grandes distances, il faut utiliser un messager électriquement neutre (sa
trajectoire n'est alors pas déviée par les champs magnétiques),
stable (il ne se désintègre pas en cours de route) et qui interagisse faiblement (il peut sortir des régions denses et
atteindre les détecteurs terrestres malgré les fonds diffus de
photons). Le seul candidat remplissant toutes ces
conditions à la fois est le neutrino. Des sources astrophysiques
sont connues pour émettre des neutrinos de faible énergie (de l'ordre
du MeV). C'est le cas par exemple du Soleil. Les neutrinos solaires sont
étudiés depuis une trentaine d'années. C'est également le cas des
Supernovae lors de leur explosion (une bouffée de neutrinos a été
observée en 1987 par les expérience Kamiokande et IMB en provenance de
la supernova SN1987A) |