Du cœur des molécules aux confins de l’Univers, les Nobel 2026 repoussent les limites de l’observation

Le prix Nobel de physique 2026 a été attribué le 6 octobre à Francis Halzen, professeur à l’Université du Wisconsin à Madison, pour ses contributions décisives à l’observatoire IceCube et à la découverte de neutrinos de haute énergie d’origine astrophysique. Ces particules élémentaires, dépourvues de charge électrique et dotées d’une masse extrêmement faible, interagissent très peu avec la matière, ce qui leur permet de traverser la Terre presque sans laisser de trace. Cette propriété en fait à la fois des particules particulièrement difficiles à détecter et des messagers privilégiés de phénomènes astrophysiques lointains.

L’idée défendue par Francis Halzen dès les années 1980 consistait à transformer la glace antarctique en gigantesque détecteur. Achevé en 2011, IceCube utilise 1 km³ de glace située au pôle Sud. Plus de 5 000 modules optiques sont installés entre environ 1 450 et 2 450 m de profondeur. Lorsqu’un neutrino interagit exceptionnellement avec la matière, les particules secondaires produites peuvent générer une lumière enregistrée par ces capteurs.

Le dispositif a permis en 2013 de mettre en évidence un flux de neutrinos de très haute énergie d’origine astrophysique. Des travaux ultérieurs ont ensuite permis de rechercher leurs sources dans le ciel. IceCube a notamment fourni des indices en faveur d’émissions provenant de galaxies actives comme TXS 0506+056 et NGC 1068, puis mis en évidence en 2023 des neutrinos de haute énergie provenant de la Voie lactée.

Une nouvelle fenêtre d’observation de l’Univers

Cette approche participe au développement de l’astronomie dite multimessager. La lumière n’est plus la seule information exploitable pour étudier un phénomène cosmique. Les neutrinos peuvent être combinés aux observations électromagnétiques et à d’autres messagers astrophysiques pour étudier les phénomènes les plus énergétiques de l’Univers.

Cette nouvelle astronomie reste en développement. Une extension baptisée IceCube-Gen2 est notamment envisagée afin d’instrumenter un volume d’environ 8 km³ de glace. L’objectif est d’augmenter le nombre de neutrinos détectés et de mieux identifier leurs sources astrophysiques.

Amplifier une asymétrie moléculaire

Le prix Nobel de chimie, attribué le 7 octobre à Henri B. Kagan et Kenso Soai, se situe pour sa part à une tout autre échelle. Les deux chercheurs sont récompensés pour la découverte des effets non linéaires et de l’autocatalyse dans la synthèse organique asymétrique.

De nombreuses molécules existent sous deux formes ayant la même composition mais des structures spatiales en miroir, appelées énantiomères. Or, les systèmes biologiques privilégient généralement une seule de ces deux formes, un phénomène appelé homochiralité. Cette propriété est déterminante pour la chimie du vivant et pour des secteurs comme la pharmacie, où deux énantiomères peuvent présenter des comportements biologiques différents.

En 1986, Henri Kagan et ses collaborateurs ont mis en évidence des effets non linéaires lors de réactions de synthèse asymétrique. Une faible asymétrie du système catalytique pouvait produire une asymétrie beaucoup plus importante dans les molécules obtenues. Cette découverte a fourni un outil pour comprendre les mécanismes des réactions asymétriques et améliorer leur sélectivité. Ces principes sont aujourd’hui utilisés pour optimiser des réactions destinées notamment à produire des médicaments, des arômes, des parfums, des produits agricoles ou certains matériaux.

Kenso Soai a franchi une étape supplémentaire en 1995 en mettant au point une réaction d’autocatalyse asymétrique. Le produit chiral formé agit lui-même comme catalyseur de sa propre production et amplifie progressivement un faible excès initial d’un énantiomère. Cette autocatalyse asymétrique constitue un modèle expérimental majeur pour étudier la manière dont une très faible différence initiale peut aboutir à une forte asymétrie moléculaire.

La réaction développée par Kenso Soai présente un intérêt principalement fondamental à ce stade. Son importance tient à sa capacité à amplifier une très faible asymétrie initiale jusqu’à obtenir presque exclusivement l’un des deux énantiomères. Elle constitue ainsi un modèle pour comprendre l’apparition de l’homochiralité du vivant et nourrit aujourd’hui les recherches visant à reproduire des mécanismes comparables avec des molécules biologiques telles que les acides aminés ou les sucres.

Les Nobel de physique et de chimie 2026 consacrent ainsi deux avancées fondamentales, davantage qu’une application unique. IceCube a transformé une immense masse de glace en instrument astronomique capable de détecter des particules presque insaisissables. La chimie asymétrique a, de son côté, montré comment une différence moléculaire minime peut être amplifiée et contrôlée. Ces deux démarches donnent accès à des phénomènes auparavant difficiles à observer, depuis les accélérateurs cosmiques jusqu’aux mécanismes élémentaires de la chimie du vivant.