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Match Neutrinos - Photons: 2 à 0

Par

Albert Einstein
Albert Einstein

**20 novembre 2011 ** : Les résultats d'une expérience réalisée par les scientifiques du CERN, rendus public le 22 septembre 2011 par le CNRS, avaient fait l'effet d'une bombe au sein de la communauté des physiciens. Dans Science Publique du 7 octobre 2011, nous avions pu constater à quel point les spécialistes de la relativité d'Einstein restaient sceptiques face à cette première remise en cause de l'une des grandes conséquences des travaux de l’icône la plus célèbre de la science.

Que s'était-il passé alors? L'expérience OPERA, qui rassemble environ 175 chercheurs de différents pays, a permis de mesurer la vitesse de neutrinos, particules physique parmi les plus mystérieuses. Émis depuis les installations du CERN à Genève, les neutrinos ont parcouru 730 km avant d'être reçus par le détecteur installé dans le laboratoire Gran Sasso, dans les Abruzzes, en Italie. Ils ont effectué ce parcours en 2,4 millisecondes. Les chercheurs ont alors calculé la vitesse des neutrinos et obtenu un résultat qui aurait sans doute décoiffé quelque peu Einstein: Les neutrinos ont en effet dépassé la vitesse de la lumière de... 60 nanosecondes, c'est à dire 60 milliardièmes de seconde. Une avance infinitésimale. S'ils avaient fait la course en parallèle avec des photons, les neutrinos auraient eu 20 mètres d'avance à l'arrivée de cette course éclair de 730 km... Néanmoins, cette victoire sur le fil suffit pour faire vaciller l'un des piliers de la physique vieux de plus d'un siècle.

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________________________________________________________________________Depuis Einstein, en effet, il était admis que la vitesse de la lumière ne peut être dépassée. La règle aurait donc dû s'appliquer aux neutrinos. Et ils l'ont pourtant violée... Bien entendu, la première réaction des physiciens a été l'incrédulité. Il faut dire que l'expérience du CERN met en jeu tant de paramètres (mode d'émission des neutrinos, mesure ultra précise de la distance et du temps, localisation par GPS des points d'émission et de réception), porte sur une particule mal connue et obtient une différence de quelques dizaines de nanosecondes... De là à imaginer une quelconque erreur, il n'y a bien sûr qu'un pas. Pourtant, les physiciens qui ont, bien entendu, disséqué la publication scientifique, ont vite reconnu que la mesure semblait avoir prévu toutes les sources d'erreurs et que les 60 nanosecondes enregistrées dépassaient largement la somme des incertitudes de mesure...

Au CERN, le patron CNRS de l'expérience OPERA, Dario Autiero, a vite compris qu'il fallait confirmer cette mesure. D'autant qu'au cours des semaines qui ont suivi l'annonce du résultats, ses collègues physiciens ont produit plus d'une centaine de publications pour envisager différents scénarios pouvant expliquer l'incroyable résultat. Parmi les hypothèses avancées ainsi, l'une concernait la taille des paquets de neutrinos émis. Trop importante, elle pouvait introduire une erreur sur la ligne d'arrivée. On aurait en effet pu mesurer la vitesse d'un neutrino parti plus tard que ses coéquipiers tout en faisant partie du même paquet. Seul moyen pour éliminer cette source d'incertitude: refaire l'expérience avec des paquets plus petits.

C'est ce que les chercheurs d'OPERA ont effectué. Ses résultats ont été publiés le 17 novembre 2011. La nouvelle publication indique que l'expérience a utilisé des paquets de 3 nanosecondes de durée espacés de 524 nanosecondes. Résultat: les neutrinos sont encore arrivés avec... 60 nanosecondes d'avance!

2 à 0, donc, en faveur des neutrinos face aux photons. La suite à la prochaine rencontre...

M.A.

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Vous pouvez réécouter Science Publique du 7 octobre sur ce sujet:

Table ronde

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](http://www.franceculture.fr/emission-science-publique-la-barriere-de-la-vitesse-de-la-lumiere-est-elle-remise-en-cause-2011-10-0)07.10.2011 - Science publique La barrière de la vitesse de la lumière est-elle remise en cause ? 59 minutes Écouter l'émission Ajouter à ma liste de lecture Recevoir l'émission sur mon mobile video La nouvelle a fait l’effet d’une bombe, le 23 septembre2011, dans le monde de la physique et au-delà. En effet, c’est l’un des piliers de la physique du XXe siècle qui s’est brutalement trouvé fissuré. Et cette nouvelle est venue du CERN, le laboratoire dont on attendait exactement le contraire, c'est-à-dire la découverte d’une particule, le boson de Higgs, susceptible d’étayer les ...

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