Ça se passe en Italie, dans le même laboratoire souterrain, cette grande cave creusée au milieu d'un tunnel routier du Gan Sasso.
L'expérience
OPERA mesure l'oscillation des neutrinos produits au CERN en Suisse, et elle peut aussi mesurer leur vitesse apparente, en mesurant le temps qu'ils mettent pour arriver et en mesurant la distance qui sépare la source et le détecteur.
On connaît maintenant tous l'annonce qui a été faite en septembre dernier sur la mesure d'une vitesse supraluminique pour ces neutrinos muoniques.
Et ce laboratoire souterrain est un endroit vraiment propice pour l'étude des neutrinos, notamment ceux venant du ciel, et surtout du soleil, qui en est un très gros producteur. Les neutrinos ont le bon goût de pouvoir facilement traverser l'écorce terrestre, que ce soit "horizontalement" entre la Suisse et l'Italie mais aussi "verticalement" à travers l'atmosphère et une haute montagne. L'expérience nommée
ICARUS (du mythologique Icare qui voulait s'approcher du soleil...) est située tout juste à côté de OPERA dans le laboratoire du Gran Sasso. Cette manip, initiée par un ancien prix Nobel (Carlo Rubbia, physique 1983) a pour but d'étudier les neutrinos "cosmiques".
Et les physiciens de ICARUS ont eu l'idée de mesurer non seulement leurs neutrinos solaires comme prévu, mais aussi ceux qu'étudient leurs copains d'à côté, ceux venant du CERN et qui apparaissent faire quelques excès de vitesse.
ICARUS est formé de détecteurs qu'on appelle des chambres à projection temporelle à l'Argon liquide.
ICARUS mesure non pas le temps de vol des neutrinos du CERN comme OPERA, mais il les détecte assez bien, comme toute autre particule, et mesure également leur énergie (cinétique+masse), ce que ne fait pas OPERA. Et c'est là que ça devient intéressant...
En effet, lorsque ICARUS mesure au Gran Sasso l'énergie de ces neutrinos suisses, et bien il trouve exactement la même énergie que celle qu'ils avaient au départ 730 km plus loin (l’énergie initiale n'est pas directement mesurée mais calculée par simulation).
So what ? vous entends-je dire.... Voilà qu'entre en scène un prix Nobel (Physique 1979) en la personne de Seldon Glashow, accompagné d'un collègue de l’université de Boston, Andrew Cohen. Ces deux théoriciens ont fait des calculs assez pointus (on n'est pas Nobel par hasard quand même), et selon ces calculs, si les neutrinos suisses étaient bien supraluminiques au départ de leur voyage, et bien ils ne le resteraient pas longtemps, ils perdraient énormément d'énergie par création de paires électron-positrons...
Les neutrinos, d'après ces calculs, s'ils étaient supraluminiques dans la proportion mesurée par OPERA, ne devraient pas du tout avoir les énergies qui ont été mesurées (avec précision) par ICARUS.
De plus ICARUS ne détecte que des neutrinos, et aucun électron ou positron additionnels.
Les résultats de l'expérience ICARUS, associés à l'interprétation théorique d'un effet Cherenkov d'interaction faible donnent ainsi une robuste contre preuve à l'existence de neutrinos supraluminiques, peut-être la plus robuste de toutes les solutions parfois farfelues émises depuis le 22 septembre.
Les données de ICARUS sont très robustes, la théorie de Glashow et Cohen repose elle sur le modèle standard de la physique des particules (théorie électrofaible).
Pour faire court, on pourrait dire ceci : si le boson de
Higgs est découvert (dans les jours ou semaines qui viennent), le modèle standard est conforté, Glashow et Cohen ont donc raison et donc.., ICARUS apporte la preuve de l'erreur expérimentale de OPERA!
Le boson de Higgs pourrait tuer les neutrinos supraluminiques !!
Autant dire que si l'expérience MINOS montre un résultat similaire à OPERA dans 1 an (ou un peu moins espérons le), la physique aura vraiment de très très gros problèmes à résoudre...
- A. Cohen, S. Glashow, New Constraints on Neutrino Velocities http://arxiv.org/abs/1109.6562
- ICARUS Collaboration, A search for the analogue to Cherenkov radiation by high energy neutrinos at superluminal speeds in ICARUS http://arxiv.org/abs/1110.3763v2
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http://drericsimon.blogspot.com/2011/12/ca-sent-le-sapin-pour-les-neutrinos.html
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