Qu'est-ce qu'un neutrino ?

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Le neutrino : passe-muraille

Particule élémentaire de la matière, fantôme ou caméléon, le neutrino a beau être un milliard de fois plus présent dans l'univers que chacun des constituants des atomes, il reste incroyablement difficile à détecter.

Le neutrino, qui intrigue les physiciens depuis les années 60, est en effet incroyablement petit et dépourvu de charge électrique, ce qui lui permet de jouer les passe-murailles.

Chaque seconde, 66 milliards de ces particules fantomatiques traversent l'équivalent d'un ongle humain. Et pourtant, un neutrino émis par le Soleil n'a qu'une chance sur cent millions de s'arrêter sur Terre...

Une masse indétectable

Dans le modèle standard minimal, les neutrinos ont une masse presque introuvable.

Pourtant, les oscillations de neutrinos, postulées par la mécanique quantique, ne peuvent avoir lieu que s'ils en ont une, et qu'en plus, cette masse ne prend de valeur bien définie que pour des états qui sont des mélanges de saveurs différentes.

Le comportement de ces particules insaisissables intéresse beaucoup les scientifiques car il permettrait notamment d'expliquer pourquoi le monde est majoritairement constitué de matière et non d'antimatière, alors que les deux devaient être présentes en quantité équivalente après le Big Bang.

Sa vitesse

Une fois engendrés par des cataclysmes cosmiques, les neutrinos se déplacent à une vitesse proche de la lumière et ne s'arrêtent pas.

Leur masse étant virtuellement nulle, ils n'interagissent que très rarement avec d'autres particules, ce qui leur permet de se déplacer en ligne droite jusqu'aux frontières de l'Univers, traversant les étoiles, les planètes, de vastes champs magnétiques et des galaxies entières comme si ceux-ci n'existaient pas.

Des trillions de neutrinos traversent la Terre toutes les nanosecondes et pour les astrophysiciens, chacune de ces particules infimes constitue un messager potentiel transportant des informations sur son origine.

Basse et haute énergie

Les neutrinos sont des particules élémentaires, de masse pratiquement nulle, qui sont engendrées par des réactions nucléaires.

Tandis que le Soleil et autres phénomènes approchants produisent des neutrinos de basse énergie, les neutrinos de haute énergie sont produits par des cataclysmes cosmiques lointains et extrêmement violents tels que les trous noirs, les supernovas et le Big Bang.

Le muon ou la lumière bleue

Invisible ou presque... En effet, il arrive qu'à de rares occasions, un neutrino de haute énergie entre en collision avec un atome.

La collision désintègre le noyau de celle-ci et le neutrino se transforme en une autre particule appelée muon.

Le muon ainsi créé continue son déplacement sur une trajectoire identique à celle du neutrino et peut être reconnu grâce au cône de lumière bleue qu'il engendre.

Connu sous le nom de radiation de Tcherenkov, ce cône peut être comparé aux ondes produites dans l'air traversé par une balle.

Modèle standard et brique manquante

Après beaucoup de travail, d'erreurs ou de réussites, les physiciens des particules ont fini par obtenir un modèle relativement satisfaisant, permettant de décrire les particules qui composent la matière et la façon dont elles interagissent.

Ce modèle, appelé 'Modèle Standard', a réduit considérablement le nombre de 'briques élémentaires' constituant la matière.

D'après ce modèle, 12 particules composent la matière: 6 quarks et 6 leptons (du mot grec leptos qui signifie léger, tenu).

Mis à part le neutrino , toutes ces particules, leptons ou quarks, ont été mises en évidence expérimentalement, grâce aux accélérateurs de particules ou grâce aux chambres à bulles.

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