Les physiciens tiennent désormais pour certain que les neutrinos électroniques, muoniques et tauiques échangent sans cesse leurs identités. Les neutrinos sont pourtant loin d'avoir livré tous leurs secrets, et la longue enquête sur leurs propriétés se poursuit.
Thierry Lasserre Daniel Vignaud
Les neutrinos jouent un rôle majeur en physique des particules, en astrophysique et en cosmologie, mais ils sont longtemps restés bien mystérieux. Leur étude a connu une première période faste entre 1990 et 2002, avec notamment la résolution de l'énigme des neutrinos solaires et la mise en évidence de leur masse via le mécanisme dit d'oscillation. Cerise sur le gâteau, le prix Nobel de physique 2002 a récompensé Raymond Davis et Masatoshi Koshiba, respectivement pionnier de l'observation des neutrinos solaires et de ceux des supernovae. En 2009, après une phase de construction de plusieurs années, de nouveaux détecteurs vont relancer cette quête en mesurant précisément les derniers paramètres d'oscillation.
Dès 1930, Wolfgang Pauli postula l'existence des neutrinos pour expliquer le déficit d'énergie qui apparaissait dans les désintégrations bêta (voir la figure page 38). Constatant que les électrons produits par cette désintégration n'emportaient pas toute l'énergie disponible, Pauli supposa que des particules inconnues étaient aussi émises. C'est Enrico Fermi qui, en 1933, les nomma neutrinos, c'est-à-dire petits neutres, pour les distinguer des neutrons découverts par James Chadwick en 1932.
Les petits neutres
Ces particules furent observées pour la première fois par les Américains Frederick Reines et Clyde Cowan en 1956 dans le rayonnement émis par le réacteur nucléaire de Savannah River, en Caroline du Sud. Depuis cette irruption en physique, les neutrinos n'ont plus quitté les préoccupations des chercheurs.
Ils sont produits sans cesse en quantités énormes au cœur des étoiles, des noyaux actifs de galaxies ou au cours des explosions de supernovae. Chaque centimètre cube de l'Univers contient environ 300 neutrinos issus du Big Bang, représentant les plus anciens « fossiles », ce qui implique que 20 millions de ces neutrinos primordiaux...
