Pour mieux les comprendre,
faisons une petite expérience. J'allume une lampe. Je regarde l'intensité
de la lumière qui m'arrive. Si je mets une feuille devant, j'en vois beaucoup
moins, la feuille de papier ayant absorbé une partie des photons. Je remets
une deuxième feuille, j'en vois encore moins. Avec trois, toujours moins.
Conclusion : une feuille de papier d'un millimètre suffit à absorber un nombre
important de photons.
Imaginons maintenant qu'il
s'agit d'une source de neutrinos. Pour en absorber la moitié, il faudrait
placer devant un mur de plomb d'une année-lumière d'épaisseur ! Ce qui montre
à quel point les neutrinos sont discrets. A l'inverse de la lumière, ils interagissent
très peu avec la matière. C'est pourquoi on ne les a découverts qu'en 1955,
car il a fallu faire des détecteurs énormes pour arriver à en capturer quelques-uns...
Les neutrinos ont un bon
et un mauvais côté. Commençons par le mauvais : ils sont très difficiles à
attraper et il faut s'armer de patience. Le bon côté, c'est qu'ils permettent
théoriquement de sonder des régions impossible à voir autrement, via la lumière.
Ils interagissent si peu qu'ils traversent le Soleil sans difficulté et apportent
des nouvelles fraîches sur l'état de son coeur. On dit que leur pouvoir de
pénétration est énorme. La découverte des neutrinos solaires a confirmé l'idée
que le Soleil tire son énergie des réactions nucléaires. Sauf que la quantité
de neutrinos émis par notre étoile devrait être à peu près trois fois plus
grande que ce que nous observons.
Sudbury Neutrinos Observatory
De deux choses l'une : ou nous connaissons mal le Soleil, ou bien nous connaissons
mal les neutrinos. Les études de plus en plus détaillées et, en particulier,
l'héliosismologie, montrent que nous connaissons assez bien notre étoile.
Le problème vient donc des neutrinos.
L'énigme des neutrinos solaires est l'une des premières dont j'ai entendu
parler quand j'ai commencé mes études en 1955, et elle vient seulement d'être
résolue. L'observatoire de neutrinos de Sudbury, au Canada, est entré en
action très récemment. Il a montré que les neutrinos oscillent entre le
Soleil et la Terre. Comme les Pokémon, ils subissent des " évolutions ",
se transformant les uns dans les autres. Cela est donc dû à certaines propriétés
des neutrinos. Une nouvelle physique pourrait maintenant voir le jour, et
je m'en réjouis.
Hubert Reeves
Trente ans de suspense. Trente ans d'interrogations irrésolues et d'expériences
décevantes : ainsi pourrait-on résumer l'histoire de la quête des neutrinos
solaires. Mais le 18 juin dernier, cette histoire a pris un virage décisif.
Des physiciens canadiens, britanniques et américains ont en effet annoncé
avoir résolu le mystère principal de cette énigme:au cours de leur voyage
vers la Terre, les neutrinos émis par le Soleil se transforment, passant alors
inaperçus sous leur déguisement aux "yeux" des détecteurs actuels.
Car le Soleil, prédisent les théories, n'est pas avare de ses neutrinos.
Les innombrables réactions nucléaires qui se produisent en son coeur dissipent
leur énergie sous forme de photons, mais aussi de neutrinos pour environ 2
%. En moins de deux secondes, ceux-ci s'échappent de l'étoile. Huit minutes
plus tard, ils devraient pleuvoir en grand nombre sur la Terre. Las!les physiciens
ont beau dresser de vastes filets, ils n'en récoltent qu'une maigre poignée.
Que se passe-t-il donc entre le Soleil et la Terre? Eh bien, ces taquins de
neutrinos se travestissent. Ou plutôt, ils changent carrément de genre.
Ces étranges particules élémentaires peuvent en effet avoir trois "saveurs"
: elles peuvent être neutrino-électron, neutrino-muon ou neutrino-tau. L'ennui,
c'est qu'entre les trois leur coeur balance. Et lorsqu'ils naissent neutrino-électron,
comme dans le coeur du Soleil, ils sont capables de changer de forme au cours
de leur voyage dans le vide et la matière.
Ils " oscillent ", comme cela vient d'être mis en évidence dans l'observatoire
de Sudbury. Pour cela, les scientifiques ont eu recours à de l'eau lourde,
qui comporte un atome de deutérium à la place de l'atome d'hydrogène.
"Cela signifie qu'à la place d'un liquide de protons, on obtient un mélange
liquide de protons et de neutrons, explique Dominique Lalanne, physicien des
particules à l'université d'Orsay. On peut observer ainsi des effets spécifiques
des neutrinos sur le neutron."
Si le compte n'était pas bon, donc, c'est que l'on ne cherchait pas les "
bons " neutrinos. Mais on ne sait toujours pas aujourd'hui en quoi ces neutrinos-électrons
solaires se transforment (muon ou tau). "Aussi, une nouvelle expérience est-elle
prévue : les chercheurs canadiens vont ajouter du sel à l'eau lourde et obtenir
ainsi des informations inédites. D'ici un à deux ans, on devrait savoir quel
type de neutrinos il faut chercher pour avoir le bon compte."
S. R.
Sciences & Avenir N°654