La confirmation de l'existence du «neutrino stérile» pourrait sérieusement faire avancer notre compréhension de la matière noire. | Capture d'écran Quanta Magazine via YouTube
La confirmation de l'existence du «neutrino stérile» pourrait sérieusement faire avancer notre compréhension de la matière noire. | Capture d'écran Quanta Magazine via YouTube

On vient peut-être de faire un grand pas vers la compréhension de la matière noire

La clé? Le neutrino et ses trois saveurs qui, comme les mousquetaires, étaient en fait quatre.

Ils sont mille milliards à traverser notre corps à chaque seconde. Leur nom? Les neutrinos. Ces particules élémentaires, les seules à être électriquement neutres, sont extrêmement discrètes: dans un article qui vient de paraître, Popular Science les qualifie même de «timides», en raison de leur tendance à ne pas interagir.

Les neutrinos ne sont pas présents dans les atomes, et ils sont insaisissables, oscillant parfois entre différents états (ou «saveurs»). On leur en connaît trois: les saveurs électronique, muonique et tauique. En tout cas jusqu'à maintenant.

L'article de Popular Science n'est pas consacré à leur timidité, mais à de nouvelles expériences menées par des scientifiques russes dans la région du Caucase. Celles-ci pourraient bien aboutir à de nouvelles découvertes sur ces particules si difficiles à comprendre, mais dont une maîtrise plus complète pourrait permettre de parcourir des terres encore trop peu explorées en physique.

Cette équipe russe, qui a publié ses résultats le 9 juin dernier dans cet article et dans celui-ci, affirme avoir trouvé un nouveau profil de neutrino, encore plus difficile à détecter.

Une trouvaille pas anodine, puisqu'elle pourrait tout simplement permettre d'expliquer pourquoi nous ne pouvons pas voir la matière noire, cette matière dont on suppose qu'elle est répartie dans l'ensemble de l'univers, et dont on sait qu'elle est composée de particules élémentaires –mais pas de protons, ni de neutrons, ni d'électrons.

Nouvelle saveur

Pour Ben Jones, physicien spécialiste des neutrinos à l'Université du Texas à Arlington, il s'agit «probablement de l'un des résultats les plus importants des cinq dernières années en physique des neutrinos». Il pourrait en effet confirmer ce que la communauté scientifique pressentait depuis au moins vingt-cinq ans, à savoir une quatrième saveur de neutrinos.

Au cours d'expériences réalisées à la fin du siècle dernier, des neutrinos semblaient parfois avoir tout bonnement disparu, comme pour contredire le fameux «Rien ne se perd, rien ne se crée, tout se transforme» attribué à Lavoisier.

En réalité, ces disparitions qui n'en étaient pas s'expliquaient probablement par un passage des neutrinos vers une quatrième saveur cachée, le «neutrino stérile», dont l'existence vient apparemment d'être prouvée par les chercheurs russes –même si cela reste à confirmer.

Première bonne nouvelle: cela expliquerait pourquoi tant d'expériences sur les neutrinos se concluaient par un point d'interrogation. «Soit ces expériences étaient ratées, expose Ben Jones, soit quelque chose de plus intéressant et de plus étrange était en train de se produire, avec une signature différente.» On a maintenant une petite idée de la réponse.

Les expériences connues sous le nom de BEST (pour «Baksan Experiment on Sterile Transitions») ont été menées à plus d'un kilomètre et demi en dessous du lit de la rivière Baksan, en Russie.

Elles n'en sont qu'à leurs débuts, mais des débuts plus que prometteurs: elles confirment certaines anomalies constatées à propos des neutrinos et doivent être encore approfondies et validées. Ni l'hypothèse de l'existence des neutrinos stériles, ni celle de la responsabilité de ces derniers dans l'étrange comportement des neutrinos lors des expériences passées, n'ont pour l'instant été confirmées.

Mais si ces théories finissaient par être définitivement certifiées, cela ouvrirait une nouvelle et immense porte vers la compréhension de notre univers: les neutrinos stériles pourraient bien constituer la principale composante de la matière noire, cette matière si fascinante dont nous savons encore tellement peu.

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