États-Unis/Belgique

Francis Halzen

Prix Balzan 2015 pour physique des astroparticules y compris l’observation des neutrinos et des rayons gamma

Pour les résultats sans égal de ses recherches qui ont conduit à la construction du grand Observatoire de neutrinos IceCube dans les glaces du pôle sud, une réalisation qui a ouvert une nouvelle fenêtre sur l’univers grâce à l’étude cosmologique des neutrinos à haute énergie.

Francis Halzen, né en 1944 en Belgique, a obtenu son PhD à l’Université de Louvain et est aujourd’hui professeur à la University of Wisconsin-Madison. Il est citoyen américain. Il fait partie de plusieurs comités consultatifs des plus importantes institutions de recherche et de programmes internationaux pour la priorisation de la recherche.

Francis Halzen est depuis des décennies un chercheur à l’avant-garde dans le développement de la physique des rayons cosmiques et de la physique des astroparticules. En plus de s’occuper de physique pure des particules il a publié de nombreux articles sur les anomalies du rayonnement cosmique et sur les quarks, sur les relations entre la physique des particules et les rayons cosmiques, sur les particules provenant des supernovae et sur la production de muons dans les gerbes atmosphériques de rayons gamma. Dès le début de sa carrière dans les années 70, il a envisagé la possibilité de détecter des neutrinos cosmiques à haute énergie provenant des supernovae ou d’autres objets.

Halzen a d’abord entrepris la construction d’un grand détecteur de neutrinos, AMANDA, dans les glaces du pôle sud. Les premiers essais ayant montré que les bulles d’air contenues dans la glace allaient disperser la lumière Tcherenkov et empêcher ainsi un signal clair, Halzen est parvenu à résoudre le problème en enfonçant le détecteur plus profondément dans la glace, là où elle est beaucoup plus transparente. Bien que théoricien, il a joué un rôle-clé et très actif dans toutes les différentes phases du projet. En tant que directeur de l’équipe de chercheurs il a été responsable de sa réussite. Il a ensuite soutenu avec vigueur le projet suivant, beaucoup plus ambitieux, IceCube, un détecteur installé dans un kilomètre cube de glace. Il a réussi à y intéresser un grand nombre d’excel- lents chercheurs (dont 15 groupes européens) et à lui assurer un financement suffisant provenant de sources tant américaines qu’européennes.

Le résultat le plus important de IceCube a été l’observation cruciale de neutrinos de haute énergie (10¹⁵ eV = 1 PeV) en 2013, en provenance de sources non encore identifiées, au-delà de notre galaxie. Cette découverte a stimulé la mise en place de télescopes à neutrinos encore plus grands, à la fois dans les océans et au pôle sud. Un autre résultat important est qu’il est possible de définir une limite pour les neutrinos de haute énergie qui proviennent des sur- sauts de rayons gamma (des émissions fortes de radiation gamma provenant d’objets très distants, peut-être d’étoiles à neutrons en formation). Ces limites définissent des contraintes très fortes sur la nature de ces objets énigmatiques.

Francis Halzen est un brillant exemple de chercheur qui, bien que venant d’une discipline de recherche totalement différente, a l’intuition de voir où l’on pourrait trouver ce qui va bouleverser notre compréhension de l’univers, et possède les qualités de meneur et l’énergie nécessaires pour concrétiser cette vision.