Les physiciens travaillant avec l’expérience MicroBooNE ont définitivement exclu l’existence d’un quatrième type de neutrino, un hypothétique neutrino « stérile », avec une certitude de 95 %. Cette découverte clôt un chapitre majeur de la physique des particules, éliminant l’une des principales explications des anomalies observées lors des expériences précédentes sur les neutrinos.
Que sont les neutrinos et pourquoi sont-ils importants ?
Les neutrinos sont des particules subatomiques fondamentales connues pour leur nature insaisissable. Contrairement à la plupart des matières, elles interagissent si faiblement qu’elles peuvent traverser des planètes entières sans entrer en collision avec un seul atome. Le modèle standard de la physique des particules, la meilleure description actuelle des éléments constitutifs de l’univers, ne prédit que trois types : les neutrinos électroniques, muoniques et tau. Ces particules sont connues pour osciller, passant d’un type à un autre, mais certaines expériences passées ont montré un comportement qui ne correspondait pas tout à fait à ce modèle.
L’hypothèse des neutrinos stériles
Pour expliquer ces divergences, les physiciens ont proposé l’existence d’un quatrième neutrino « stérile ». Contrairement aux autres, il n’interagirait pas du tout avec la matière sauf par gravité, ce qui le rendrait incroyablement difficile à détecter. L’idée a gagné du terrain car elle pourrait potentiellement résoudre les oscillations inexpliquées observées lors d’expériences antérieures.
La recherche d’une décennie de MicroBooNE
La collaboration MicroBooNE a passé dix ans à collecter et analyser les données de deux faisceaux de neutrinos distincts. Ils ont méticuleusement mesuré la façon dont les neutrinos oscillent, à la recherche de tout signe de la particule stérile insaisissable. Le résultat ? Aucune preuve. Les résultats de l’équipe, publiés dans Nature, éliminent efficacement cette explication populaire du comportement anormal des neutrinos.
“Ce résultat marque un tournant”, a déclaré le Dr Andrew Mastbaum de l’Université Rutgers, chercheur principal du projet. “Nous pouvons exclure un grand suspect, mais cela ne résout pas tout à fait un mystère.”
Qu’est-ce que cela signifie pour la physique ?
L’élimination du neutrino stérile ne signifie pas que le modèle standard est parfait. Cela ne parvient toujours pas à expliquer des phénomènes tels que la matière noire, l’énergie noire et la gravité. Cependant, les résultats de MicroBooNE limitent la recherche de physique au-delà du modèle standard. En excluant une possibilité, les scientifiques peuvent désormais se concentrer sur d’autres explications potentielles.
Cela fournit également des informations précieuses pour les expériences futures, notamment la prochaine expérience Deep Underground Neutrino (DUNE). Les techniques perfectionnées par MicroBooNE seront cruciales pour aborder des questions plus fondamentales sur la composition et le comportement de l’univers.
Essentiellement, la recherche d’une physique au-delà du modèle standard se poursuit, avec désormais une impasse de moins à explorer. L’univers reste plein de mystères, mais cette découverte représente une étape importante vers leur élucidation.
Collaboration MicroBooNE. 2025. Recherche de neutrinos légers stériles avec deux faisceaux de neutrinos à MicroBooNE. Nature 648, 64-69 ; est ce que je: 10.1038/s41586-025-09757-7
