Javerzacgalyclementnb

DOCTORANT EN PHYSIQUE À L’EPFL, ENTREPRENEUR

Ingénieur-physicien et passionné de sciences, Clément développe, entre autres, des technologies quantiques, photoniques, nano et spatiales. Il est actif dans l’innovation et l’entrepreneuriat technologique, en particulier dans le domaine du hardware.


Le neutrino à l'honneur du Nobel 2015

Ce jour-là au laboratoire, tout le monde a les yeux rivés sur son écran, les écouteurs aux oreilles. L’impatience règne. Alors, qui l’a gagné? Qui l’a gagné ce Nobel de Physique 2015?

La nouvelle est là: ce sera le Japonais Takaaki Kajita et le Canadien Arthur B. McDonald, pour la découverte des oscillations de neutrinos qui montre que ces particules ont une masse.

Avant de parler de sa masse, qu’est-ce qu’un neutrino au juste? Il s’agit d’une particule élémentaire de notre univers. Il y en a en fait des milliards qui traversent notre corps chaque instant. Le neutrino est même la deuxième particule la plus abondante dans l’univers, juste après le photon (la particule de lumière). La raison pour laquelle elle nous est moins familière, c’est parce qu’elle n’interagit que très (très!) rarement. Pour dire, la plupart des neutrinos traversent la Terre sans interagir, c’est-à-dire comme s'il n’y avait rien sur leur chemin!

On comprend pourquoi le neutrino est resté mystérieux longtemps. Les neutrinos sont produits lors des réactions nucléaires. La plupart de ceux autour de nous viennent ainsi du coeur de notre Soleil, qui est un énorme réacteur de fusion nucléaire.

Le neutrino était discuté théoriquement déjà dans les années 30 comme un chaînon manquant pour expliquer de manière complète la radioactivité, car un problème de conservation d’énergie persistait. Les physiciens n’ont été capables de les détecter que vers la fin des années 50.

En effet, voir ces petites particules demande un travail énorme. Pour ce faire, il nous a fallu construire de géants détecteurs. Ils sont construits très bas sous terre, souvent dans d’anciennes mines abandonnées, afin d’écranter tout autre radiation (de la même manière que l’on utilise des murs de béton ou de plomb pour se protéger des radiations nocives). Et puis on attend; on attend un “clic” qui vient signifier le passage d’un neutrino.

Ce que nos deux lauréats ont observé, c’est qu’il existe trois types de neutrinos et qu’ils peuvent se transformer d’un type en un autre (les fameuses oscillations). Lors de leurs expériences pour rechercher des types de neutrinos particuliers (prédits théoriquement), ils en ont découvert moins que prévu. Il en manquait! Et cela signifiait qu’ils se transformaient, ce qu’ils ont finalement réalisé. C’est ce dernier point qui conduit au fait que les neutrinos doivent avoir une masse. Ils ont en quelque sorte construit les balances les plus précises au monde, quoique des mesures toujours plus précises sont toujours en cours.

Pourquoi est-ce si important que le neutrino ait une masse? Eh bien, cela nous a aidé à développer encore plus notre théorie du modèle Standard (une des théorie les plus complète de notre univers) car il fallait expliquer l’observation d’un résultat non attendu. L’étude des neutrinos n’est pas finie et nous permet de continuer d’examiner des questions très fondamentales de notre univers. Par exemple, par l’étude de l’antineutrino, on peut aussi tester d’autres mystères de la nature, comme la domination de la matière sur l’antimatière (sa soeur jumelle) au commencement de notre Univers.

Notons que le CERN à Genève joue aussi un rôle important dans l’étude des neutrinos à travers différentes expériences. La découverte du boson de Higgs (Nobel de Physique 2013) constitue également une étape clé dans la vérification du modèle standard.

Vous vous rappelez aussi peut-être de l’annonce d’un fameux neutrino voyageant plus vite que la lumière (et ainsi violant un des principes fondamentaux de la physique, la relativité) mesuré au CERN en 2011? Il ne s’agissait en fait que d’un problème technique qui avait faussé les mesures. Pour les fans (comme moi) de la série The Big Bang Theory , Sheldon Cooper y faisait allusion durant la saison 5 en proposant comme sujet de discussion à ses amis le thème suivant : « Des particules plus rapides que la lumière au CERN : une découverte entraînant un changement de paradigme, ou un nouveau truc suisse tout aussi plein de trous que leur fromage ? ». Comme quoi, la science est bien souvent faite de rebondissements et de mystères!

Le prix Nobel de physique 2014 avait été décerné aux Japonais Isamu Akasaki et Hiroshi Amano et à l'Américain Shuji Nakamura, inventeurs de la diode électroluminescente (LED). Nous y reviendrons dans un autre article. 

Du même auteur

Les newsletters de Bilan

Le cercle des lecteurs

Le Cercle des Lecteurs est une plate-forme d'échanger sur tout ce qui touche votre magazine. C'est le reflet de vos opinions, et votre porte-parole le plus fidèle. Plus d'info

Image Footer

"Tout ce qui compte.
Pour vous."