Trois choses à savoir sur les neutrinos

Le neutrino est une particule élémentaire presque indétectable

Les neutrinos sont des particules élémentaires qui trouvent leur source un peu partout dans l’univers puisqu’elles sont émises par des étoiles, des supernovas, le soleil… Les humains eux-mêmes émettent 8000 neutrinos par secondes ! Mais c’est une particule très difficile à détecter car elle interagit tellement rarement, qu‘on peut considérer qu’elle n’a pas d'effets sur les choses. Plusieurs milliards de neutrinos peuvent traverser la Terre sans interagir ! Ce sont des messagers invisibles qui ont encore beaucoup de secrets à livrer. 

La détection des neutrinos s’améliore au fil du temps

C’est dans les années 50 qu’a eu lieu la première expérience qui a permis de détecter les neutrinos. Puis, à la fin du 20ᵉ siècle, d’énormes détecteurs ont été construits sous terre et ont permis de mesurer les neutrinos atmosphériques et solaires. Ces observations ont révélé une anomalie : on ne comprenait pas pourquoi, sur le trajet entre le Soleil et la Terre, le nombre de neutrinos variait par rapport aux prédictions. À l’époque, on ne détectait essentiellement qu’un seul type de neutrinos : si un neutrino changeait de nature pendant son trajet, il n’était plus détecté. Cette énigme a conduit à une avancée majeure : la découverte que les neutrinos peuvent changer de nature, un phénomène appelé oscillation. Depuis, la précision des détecteurs ne cesse de s’améliorer, ouvrant la voie à de nouvelles découvertes.

Les neutrinos pourraient permettre de comprendre l’origine de l’univers ainsi que l’antimatière

Vu que les neutrinos interagissent très peu avec la matière, ils donnent une image très peu déformée de ce qui s’est passé à l’origine de l’univers. Lors d’un effondrement de supernovas dans la galaxie, le type de neutrinos qui nous parviennent, leur énergie, leur quantité, le temps qu’ils mettent à arriver jusqu’à nous, tout cela nous fournit des indications sur les mécanismes d’effondrement des supernovas. Et, à une échelle encore plus lointaine, il existe aussi les neutrinos reliques, messagers du Big Bang, qui nous en disent plus sur les origines de l’Univers.
Aujourd’hui, on espère également que les études sur les neutrinos nous donneront des indications sur la raison pour laquelle notre univers est constitué de matière. A l’origine, on suppose que la matière et l’antimatière ont été créés en quantité égale, mais maintenant, quand on observe l’univers, seule la matière domine. Qu’est devenue l’antimatière ? Les neutrinos pourraient nous aider à résoudre ce mystère. 

Frédéric Yermia est physicien des particules au CNRS. Il est professeur des universités à Nantes Université et responsable de l’équipe neutrino au laboratoire Subatech (laboratoire de physique SUBAtomique et des TECHnologies associées).