L’idée d’un mystérieux quatrième neutrino appuyée par de nouvelles expériences

Crédit d’image : Barbol/Shutterstock.com

Une anomalie précédemment observée dans les expériences a été confirmée par de nouveaux travaux, ajoutant à la preuve que quelque chose ne va pas avec le modèle standard de la physique des particules. Le travail pourrait donner une idée de ce qui ne va pas exactement.

Les résultats proviennent d’une expérience recherchant l’hypothétique neutrino stérile : une quatrième particule électriquement neutre et de faible masse supposée exister au-delà des trois neutrinos standard dont nous savons qu’ils existent.

Comme indiqué dans les revues Physical Review Letters et Physical Review C, l’expérience confirme les résultats précédents. L’installation est constituée de disques de chrome 51 irradiés (qui ne se forment pas naturellement), une source majeure de neutrinos électroniques. Les disques se trouvent dans deux réservoirs en gallium, et le bombardement de neutrinos électroniques transforme certains des atomes de gallium en atomes de germanium-71.

Cependant, la vitesse mesurée de cette réaction est inférieure de 20 à 24 % à la modélisation théorique. Une possibilité pour ce déficit de neutrinos électroniques est qu’il existe un quatrième neutrino connu sous le nom de neutrino stérile. Alternativement, la théorie est fausse.

“Les résultats sont très excitants”, a déclaré Steve Elliott, analyste principal de l’une des équipes évaluant les données et membre de la division Physique de Los Alamos, dans un communiqué. “Cela réaffirme définitivement l’anomalie que nous avons vue dans les expériences précédentes. Mais ce que cela signifie n’est pas évident. Il existe maintenant des résultats contradictoires sur les neutrinos stériles. Si les résultats indiquent que la physique nucléaire ou atomique fondamentale est mal comprise, ce serait également très intéressant.

Les neutrinos se déclinent en trois saveurs – un terme technique surprenant qui n’a rien à voir avec le sens du goût. Il existe des neutrinos électroniques, des neutrinos muoniques et des neutrinos tauiques. L’un des aspects les plus fascinants des neutrinos est qu’ils oscillent, ce qui signifie qu’ils passent d’une saveur à une autre lorsqu’ils se déplacent dans l’univers.

Ils peuvent bouger très longtemps. Avoir une si petite masse et être électriquement neutre signifie qu’ils interagissent très peu. Chaque seconde, 100 billions de neutrinos traversent votre corps comme si vous n’étiez même pas là.

L’expérience soviéto-américaine sur le gallium (SAGE), qui a débuté à la fin des années 1980, a indiqué un éventuel déficit de neutrinos électroniques. L’expérience Baksan sur les transitions stériles (BEST), dont nous discutons ici les résultats, le confirme.

Une possibilité est que le neutrino électronique oscille en un neutrino stérile, ce qui pourrait expliquer la production réduite de germanium. Alternativement, la section efficace du neutrino électronique – la probabilité qu’une interaction de particules spécifique ait lieu – pourrait ne pas être ce que la théorie dit qu’elle est.

Le modèle standard de la physique des particules est l’un des plus beaux ensembles d’idées jamais créés par l’humanité, nous permettant de prédire les particules bien avant leur découverte, comme le boson de Higgs. Mais il est également limité, et les physiciens atteignent maintenant ces limites dans l’espoir de révéler ce qui se cache au-delà.

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