Francis Halzen, le physicien nobélisé qui n’a jamais foulé la glace de son télescope

Francis Halzen

Naissance	23 mars 1944 Tienen, Belgium
Profession	Physicien
Récompenses	Prix Balzan · Prix Cocconi · Prix Julius Wess

Francis Halzen n’a jamais posé le pied sur la glace qui l’a rendu célèbre. Pendant des décennies, ce physicien de l’Université du Wisconsin à Madison a défendu l’idée qu’un bloc de glacier antarctique, sous le pôle Sud et équipé de capteurs lumineux, pouvait détecter des particules issues des endroits les plus violents de l’Univers. Il a rédigé les propositions et dirigé la collaboration qui a construit le détecteur. Les campagnes de forage et les travaux dans le froid, eux, ont été menés par d’autres. Cet automne, l’Académie royale des sciences de Suède lui a décerné le prix Nobel de physique, à lui seul, pour un observatoire assemblé par des centaines de scientifiques et d’ingénieurs.

C’est cette solitude qui rend l’histoire si singulière. Les prix de physique récompensent généralement deux ou trois personnes, tandis qu’IceCube est le fruit d’une collaboration réunissant plus d’une douzaine de pays. Halzen raconte lui-même sa genèse comme une succession de hasards. « Je me suis retrouvé embarqué là-dedans par accident », a-t-il déclaré dans un entretien d’histoire orale avec l’American Institute of Physics : parmi les quatre fondateurs, il était le seul à avoir déjà rédigé une proposition.

Son chemin vers le pôle Sud a commencé loin de la glace. C’est à Tienen, une ville du Brabant flamand, qu’il est né le 23 mars 1944. Il a étudié la physique à l’Université catholique de Louvain, où il a obtenu une maîtrise en 1966, puis un doctorat en 1969 avec une thèse rédigée en néerlandais sur les symétries brisées des hadrons. Il a ensuite passé deux ans comme collaborateur scientifique au CERN, le laboratoire européen de physique des particules près de Genève, avant de traverser l’Atlantique pour s’installer à Madison, où il travaille depuis plus d’un demi-siècle.

Dans le Wisconsin, il a travaillé comme théoricien des quarks et des collisions en accélérateur. Devenu professeur titulaire en 1977, il a pris en 1984 la direction de l’Institut de recherche en physique des particules élémentaires de l’université, fonction qu’il occupe toujours. La même année, il a publié avec le physicien britannique Alan D. Martin Quarks and Leptons, bientôt devenu un manuel de référence en physique des particules. Son attention se tournait déjà vers les rayons cosmiques, qui frappent la Terre avec des énergies inaccessibles à tous les laboratoires.

En 1987, il a entendu parler d’un projet soviétique visant à capter des neutrinos dans la glace antarctique à l’aide d’antennes radio. Il jugeait le signal trop faible, mais la glace, elle, ne l’a pas quitté. Les neutrinos ne portent aucune charge et n’ont presque pas de masse. Ils traversent la planète sans s’arrêter, ce qui fait tout leur intérêt : ils arrivent en ligne droite depuis l’endroit où ils ont été produits. Dans les rares cas où l’un d’eux percute un noyau atomique, il engendre une particule chargée qui émet un faible éclair bleu. Halzen proposait de guetter ces éclairs dans la glace claire, sombre et stable sous le pôle. En 1988, il a présenté son idée lors d’une conférence en Pologne, aux côtés de John Learned, qui dirigeait un projet de détecteur sous-marin au large d’Hawaï. « J’ai présenté le concept AMANDA… juste pour voir si quelqu’un allait me huer et me faire quitter la scène », s’est-il souvenu. Personne n’a ri.

Le projet pilote AMANDA a commencé à prendre forme vers 1990, avec un petit groupe de physiciens parmi lesquels Bob Morse, collègue de Halzen dans le Wisconsin et responsable principal officiel du projet. L’idée a bien failli sombrer. Près de la surface, la glace était remplie de minuscules bulles d’air qui diffusaient si fortement la lumière qu’un éclair perdait presque aussitôt sa direction. En profondeur, la glace s’est révélée bien plus transparente que prévu. AMANDA a démontré que la méthode permettait de détecter les neutrinos et qu’un véritable télescope devrait être beaucoup plus vaste et plus profond.

En 2001, Halzen est devenu le responsable principal de son successeur, IceCube. Après six années de travaux durant lesquelles des équipes ont creusé des trous en faisant fondre la glace à l’eau chaude, puis y ont descendu des chaînes de capteurs avant que l’eau ne regèle, l’observatoire a été achevé en 2011 : un kilomètre cube de glace équipé de 5 160 modules optiques, entre environ 1 450 et 2 450 mètres sous la surface. En 2013, la collaboration a publié les premiers indices de neutrinos de haute énergie venus de l’extérieur du système solaire. Ces particules étaient bien plus énergétiques que tout ce qui avait été accéléré au Grand collisionneur de hadrons du CERN, et le magazine Physics World a désigné cette découverte comme avancée de l’année. Des travaux ultérieurs ont relié des neutrinos à un blazar en éruption appelé TXS 0506+056, à la galaxie active NGC 1068 et, en 2023, au plan de notre propre Voie lactée.

La citation du Nobel récompense des « contributions décisives », une formulation qui n’est pas anodine. Halzen est théoricien et, selon ses propres dires, il ne s’est jamais rendu en Antarctique, ni pour AMANDA ni par la suite. Dans un essai publié après l’annonce, l’American Institute of Physics estimait qu’il ne fallait « pas le considérer avant tout comme la force motrice unique ou le cerveau du projet ». Le livre de Mark Bowen consacré à l’entreprise, The Telescope in the Ice, accorde une large place à des acteurs comme Morse et Bruce Koci, spécialiste du forage dans la glace. Halzen ne le conteste pas. « Je n’aurais pas été le chercheur principal s’ils ne me l’avaient pas demandé », a-t-il déclaré, se souvenant qu’on l’avait averti que le projet ne verrait pas le jour sans lui à ce poste, alors que le financement était sur le point d’être débloqué. La science comporte aussi une lacune : IceCube a établi l’existence d’un flux continu de neutrinos cosmiques, mais la plupart d’entre eux n’ont toujours pas de source identifiée. Même le candidat le plus sérieux, NGC 1068, a été observé avec un niveau de confiance statistique inférieur au seuil auquel les physiciens parlent de découverte.

L’annonce du 6 octobre 2026 l’a surpris en Italie, quelques jours après une intervention sur IceCube lors d’un festival scientifique à Bergame. « Ça a été une énorme surprise ; je ne m’y attendais pas du tout », a-t-il déclaré par téléphone lors de la conférence de presse à Stockholm. Il est la première personne à recevoir seul le prix de physique depuis 1992, le 11e lauréat belge du Nobel et le premier membre en activité de la faculté du Wisconsin à être récompensé depuis 1975. Plus tôt dans l’année, l’American Physical Society lui avait décerné sa médaille pour ses réalisations exceptionnelles en recherche ; en 2024, il avait été élu à l’Académie nationale des sciences des États-Unis.

Il a vu dans le prix un moyen de faire avancer ses projets. « Je travaille sur une proposition, et j’espère que ce prix m’aidera à la faire approuver », a-t-il confié aux journalistes à Madison, sous les rires. Sa collaboration prépare déjà IceCube-Gen2, une extension qui devrait couvrir environ huit kilomètres cubes de glace, mais dont la construction complète n’est pas encore financée. Dans le même temps, des télescopes à neutrinos concurrents sont en construction en Méditerranée et dans le lac Baïkal. Halzen, aujourd’hui âgé de 82 ans, recevra sa médaille à Stockholm le 10 décembre. Le projet que certains qualifiaient autrefois, selon ses mots, de « jolie petite idée » qui « ne marcherait jamais » continue d’enregistrer des éclairs dans l’obscurité, et la plupart de leurs lieux d’origine n’ont toujours pas de nom.

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