Neutrinos

 

 En 1930, en désespoir de cause et à grands regrets, Pauli prédit l’existence d’une mystérieuse particule, invisible, sans charge et sans masse pour équilibrer le bilan énergétique d’une réaction. Elle porte désormais le nom de neutrino. Il aura fallu attendre 1956, après diverses péripéties, pour en avoir la preuve expérimentale.

De l’argument énergétique ayant motivé la prédiction de leur existence à la découverte de leurs trois visages (électron, muon et tau) en passant par la question de savoir quelles masses ont ces diverses représentations et à quelles vitesses elles se déplacent, les épisodes du feuilleton relatant la vie des neutrinos ne manquent pas de rebondissements.

Les neutrinos entretiennent le suspense au sein des communautés scientifiques depuis bientôt un siècle.

Deux grandes stratégies pour expliquer les observations.

Il n’est pas erroné de vouloir classer les démarches entreprises depuis au sein de deux grandes branches de recherche.

  • La première, la plus traditionaliste dans son approche, tente d’étendre le modèle standard des particules en le modifiant de manière minimaliste. Elle propose par exemple l’existence d’un quatrième neutrino, dit stérile.

  • L’autre, plus exotique, se base sur une interprétation de la nature des neutrinos proposée par le physicien italien Bruno Pontecorvo (22.08.1913 - 24.09.1993). Celui-ci les interprétait comme des transporteurs de surfaces. 

 

Cette idée n’a, à ce jour, pas reçu beaucoup d’écho de la part de la communauté scientifique. Et c’est bien dommage car elle permet d’expliquer l’existence de trois types de neutrinos et le fait qu’ils aient une masse … à condition d’accepter l’idée que chacun de ces types soit lui-même compris/conçu comme une mixture quantique de trois composantes.

Soit dit en passant, l’essence du travail que je développe actuellement se rapproche énormément de ce concept ; voir la page : Analyse de l’équation de Klein-Gordon dans un contexte 3 +1 (pour le moment en anglais).

Pour en savoir plus sur Pontecorvo :

Contenu soumis à la licence CC-BY-SA. Source : Article Bruno Pontecorvo de Wikipédia en français (auteurs).

Expériences.

Pour départager les deux stratégies, des expériences sont menées depuis plus de vingt ans. Car si ce modèle des trois familles de neutrinos explique bien certaines observations astronomiques, il a cependant été mis en doute après la parution des résultats fournis par le LSND ; plus exactement : par les anomalies dans les pourcentages d’apparition des divers types de neutrinos. Ce qui fait dire à un journaliste du magazine Quanta que le petit flash lumineux détecté dans un réservoir d’huile en 1993 au laboratoire national américain de Los Alamos (Nouveau Mexique) ne se doutait pas des nombreux rebondissements qu’il initierait au cours des années suivantes.

Depuis lors, des détecteurs du même genre et de plus en plus grands (cavernes, mines désaffectées, Ice Cube. etc…) ont réitéré l’expérience initiale et les mesures.

L’expérience dite MicroBooNE reprend minutieusement depuis plusieurs années le protocole mis initialement en œuvre au cours de l’expérimentation LSND pour tenter de prouver que les anomalies qui y avaient été dépistées n’étaient pas des artéfacts mais les révélations d’une physique encore mal comprises.

Les anomalies persistent effectivement mais ne se laissent pas pour autant expliquer par les règles habituelles du modèle standard ; même en y incluant un neutrino plus lourd ou un secteur de particules sombres.

Des travaux menés parallèlement à ceux du MicroBooNE continuent de tester les idées de Pontecorvo. Ils infirment les résultats du LSND et ceux de MicroBooNE, confirment bien l’existence de trois types de neutrinos et contribuent à diminuer les chances de survie de l’hypothèse « neutrino stérile ».

La piste stérile du quatrième neutrino.

Les nouvelles moissons n’apportent malheureusement aucun éclaircissement sur le comportement de ces étranges particules et ne font qu’ajouter à la confusion.

Un coup supplémentaire contre la thèse du neutrino stérile provient des données issues du télescope spatial Planck qui, livrant en 2013 des images détaillées du fond cosmique micro-ondes à une époque proche de celle du Big-Bang, rajoutent des arguments en faveur de l’existence de seulement trois familles de neutrinos. 

Chaque nouvelle série de résultats semble mettre les chercheurs sur une nouvelle fausse piste. La plus célèbre d’entre elles risque bien d’avoir été celle de l’existence présupposée d’un quatrième type de neutrinos -dit stériles- qui, tel le monstre du Loch Ness n’apparait dans aucune expérience et que certains chercheurs n’hésitaient pas, dès 2018, à conseiller vivement d’abandonner.

Date de dernière mise à jour : 15/11/2021