Comment la matière peut-elle acquérir de la masse ? Dans les années 1960 et 1970, des physiciens, dont Peter Higgs et François Englert, postulent l’existence d’un nouveau champ qui emplirait l’Univers, plus connu aujourd’hui sous le nom de champ de Higgs. À ce champ hypothétique a été associée une particule élémentaire, appelée boson de Higgs. En juillet 2012, l’annonce par deux équipes de la détection de cette particule au sein du Grand collisionneur de hadrons du CERN a mis fin à des décennies de recherche. Cette découverte constitue la dernière pièce manquante du Modèle standard, théorie incroyablement fructueuse, bien qu’incomplète, qui décrit trois des quatre interactions fondamentales en physique ainsi que toutes les particules élémentaires connues.

En 1916, Albert Einstein émet une théorie : lorsque deux objets possédant une certaine masse accélèrent, ils peuvent parfois provoquer des ondes qui traversent l’espace-temps, à la manière d’ondulations à la surface d’un étang. Si Einstein doutera, par la suite, de leur existence, ces « remous » spatiotemporels – appelés ondes gravitationnelles – constituent une prédiction clef de la théorie de la relativité, et leur recherche captive les scientifiques durant des décennies. Bien que des traces tangibles de ces ondes apparaissent pour la première fois dès les années 1970, ce n’est qu’en 2015 qu’elles seront véritablement détectées par l’observatoire américain LIGO, qui perçoit la réplique d’une collision lointaine entre deux trous noirs. Annoncée en 2016, cette découverte ouvre alors la voie à une nouvelle façon de sonder le cosmos.

En 2017, LIGO et l’observatoire européen Virgo identifient une autre série de secousses, due cette fois à la collision entre deux corps célestes ultra denses appelés étoiles à neutrons. Les télescopes du monde entier assistent à l’explosion, une première dans l’observation des ondes gravitationnelles et lumineuses. Ces données majeures éclairent les scientifiques sur le fonctionnement de la gravité ainsi que sur la formation d’éléments comme l’or et l’argent.

Notre connaissance des planètes en orbite autour d’étoiles lointaines s’est considérablement affinée au cours de cette décennie, des progrès que nous devons en majorité au télescope spatial Kepler de la NASA. De 2009 à 2018, le télescope a découvert plus de 2 700 exoplanètes confirmées, soit plus de la moitié de toutes celles que nous connaissons. La première exoplanète rocheuse confirmée figure parmi les plus grands succès de la mission spatiale Kepler. Lancé en 2018, son successeur TESS a commencé à sonder les cieux nocturnes et a d’ores et déjà identifié 34 exoplanètes confirmées.

Des relevés au sol ont également été réalisés. En 2017, des chercheurs ont annoncé la découverte de TRAPPIST-1, un système stellaire situé à seulement 39 années-lumière de la Terre composé de pas moins 7 planètes de la taille de la Terre, soit le plus grand nombre de planètes mises au jour autour d’une autre étoile que le Soleil. L’année précédente, l’équipe du projet Pale Red Dot avait révélé la découverte de Proxima b, une planète de la taille de la nôtre en orbite autour de Proxima Centauri, plus proche étoile du Soleil située à seulement 4,25 années-lumière de notre système.