C’était une anomalie détectée dans la tempête d’un réacteur nucléaire si déroutante que les physiciens espéraient qu’elle éclairerait la matière noire, l’un des plus grands mystères de l’univers.
Cependant, de nouvelles recherches ont définitivement exclu que cette étrange mesure signale l’existence d’un « neutrino stérile », une particule hypothétique qui a longtemps échappé aux scientifiques.
Les neutrinos sont parfois appelés « particules fantômes » parce qu’ils interagissent à peine avec d’autres matières. On estime qu’environ 100 000 milliards traversent notre corps chaque seconde.
Depuis que les neutrinos ont été théorisés pour la première fois en 1930, les scientifiques ont tenté de déterminer les propriétés de ces métamorphes, qui sont l’une des particules les plus courantes dans l’univers.
Ils apparaissent « lorsque la nature du noyau d’un atome a été modifiée », a expliqué à l’ le physicien David Lhuillier du Commissariat à l’énergie atomique.
Cela pourrait se produire lorsqu’ils se rejoignent dans la fusion furieuse au cœur d’étoiles comme notre Soleil, ou sont brisés dans des réacteurs nucléaires, a-t-il déclaré.
Il existe trois saveurs confirmées de neutrino : électron, muon et tau.
Cependant, les physiciens soupçonnent qu’il pourrait y avoir un quatrième neutrino, qualifié de « stérile » car il n’interagit pas du tout avec la matière ordinaire.
En théorie, il ne répondrait qu’à la gravité et non à la force fondamentale des interactions faibles, qui dominent encore les autres neutrinos.
Le neutrino stérile a une place prête pour lui dans la physique théorique, « mais il n’y a pas encore eu de démonstration claire qui existe », a-t-il ajouté.
Candidat à la matière noire
Alors Lhuillier et le reste de la collaboration STEREO, qui réunit des scientifiques français et allemands, se sont mis à sa recherche.
Les mesures précédentes des réacteurs nucléaires avaient trouvé moins de neutrinos que la quantité attendue par les modèles théoriques, un phénomène surnommé « l’anomalie des antineutrinos du réacteur ».
Il a été suggéré que les neutrinos manquants s’étaient transformés en neutrinos stériles, offrant une rare chance de prouver leur existence.
Pour le savoir, la collaboration STEREO a installé un détecteur dédié à quelques mètres d’un réacteur nucléaire utilisé pour la recherche à l’institut Laue-Langevin à Grenoble, France.
Après quatre ans d’observation de plus de 100 000 neutrinos et deux ans d’analyse des données, le verdict a été publié dans la revue La nature mercredi.
L’anomalie « ne peut pas être expliquée par des neutrinos stériles », a déclaré Lhuillier.
Mais cela « ne veut pas dire qu’il n’y en a pas dans l’univers », a-t-il ajouté.
L’expérience a révélé que les prédictions précédentes de la quantité de neutrinos produits étaient incorrectes.
Mais ce n’était pas une perte totale, offrant une image beaucoup plus claire des neutrinos émis par les réacteurs nucléaires.
Cela pourrait aider non seulement pour les recherches futures, mais aussi pour la surveillance des réacteurs nucléaires.
Pendant ce temps, la recherche du neutrino stérile se poursuit. Les accélérateurs de particules, qui écrasent les atomes, pourraient offrir de nouvelles pistes.
Malgré le revers, l’intérêt pourrait rester élevé car les neutrinos stériles ont été considérés comme suspects pour la matière noire, qui représente plus du quart de l’univers mais reste entourée de mystère.
Comme la matière noire, le neutrino stérile n’interagit pas avec la matière ordinaire, ce qui le rend incroyablement difficile à observer.
« Ce serait un candidat qui expliquerait pourquoi nous voyons les effets de la matière noire et pourquoi nous ne pouvons pas voir la matière noire », a déclaré Lhuillier.
Plus d’information:
David Lhuillier, le spectre de neutrinos STEREO de la fission de 235U rejette l’hypothèse de neutrinos stériles, La nature (2023). DOI : 10.1038/s41586-022-05568-2. www.nature.com/articles/s41586-022-05568-2
© 2023