Neutrinos stériles : les physiciens ne parviennent pas à trouver le mystérieux

Après des décennies de recherche, les physiciens ne sont pas plus près de découvrir des particules théoriques qui pourraient aider à résoudre les problèmes actuels de la physique

Par Léa Grue

La chasse aux mystérieuses particules théoriques connues sous le nom de neutrinos stériles s’est à nouveau révélée vide. Les neutrinos sont des particules subatomiques extrêmement légères qui interagissent à peine avec la matière ordinaire. Il en existe trois types connus et la recherche d’un quatrième se poursuit depuis des décennies. Maintenant, un nouvel ensemble d’analyses n’a trouvé aucun signe qu’il existe.

Les neutrinos stériles tirent leur nom du fait que, contrairement aux trois autres types, ils n’interagiraient que par gravité et non par les autres forces fondamentales. De nombreux physiciens théoriciens ont trouvé l’idée d’un neutrino stérile prometteuse car il avait le potentiel d’expliquer plusieurs anomalies découvertes dans les expériences de physique des particules, tout en étant pertinent pour le mystère de matière noire. Mais parce que les neutrinos sont si petits et interagissent si faiblement avec d’autres matières, nous ne pouvons les observer qu’indirectement, via les produits de collisions avec d’autres particules.

Dans les années 90 et au début des années 2000, deux expériences sur les neutrinos trouvé plus de ces produits que prévu. Cependant, aucun d’eux n’a été capable de faire la différence entre les électrons et les photons dans ses résultats – et les neutrinos stériles ne produiraient que des électrons supplémentaires, pas des photons. Une expérience plus récente appelée MicroBooNE au Fermi National Accelerator Laboratory dans l’Illinois peut faire la différence, mais ses trois premières années de données ne montrent aucun produit neutrino supplémentaire.

« Je me serais vraiment attendu à voir un excès dans les photons ou les électrons et nous n’en avons pas vu non plus, ce qui soulève plus de questions », a déclaré le porte-parole de MicroBooNE. Justin Evans à l’Université de Manchester au Royaume-Uni. Nous n’avons toujours aucun moyen d’expliquer les résultats antérieurs, ils pourraient donc indiquer des processus physiques plus exotiques qui n’ont pas encore été pris en compte, dit-il.

Ainsi est le chasse au neutrino stérile plus de? « Nous ne voyons certainement aucune preuve d’un neutrino stérile », déclare Evans. « Quant à savoir s’il est complètement mort, je pense que cela dépend à qui vous demandez, mais vous devez certainement être beaucoup plus inventif pour introduire un neutrino stérile dans vos modèles de physique des particules maintenant. »

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