Match Neutrinos - Photons: 2 à 0 6
Albert Einstein ©DR
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 du patron 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:
07.10.2011 - Science publique
La barrière de la vitesse de la lumière est-elle remise en cause ?
59 minutes
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 ...
6 commentaires
J'ai beaucoup apprécié le commentaire d'Anonyme: Malgré cette découverte, le niveau de notre compréhension de l'Univers, grand et petit, est toujours comparable à l'Éther de nos aïeux.
Je m'alarme du ralentissement des découvertes expérimentales, des progrès de la physique fondamentale et théorique, qui ont connus un âge d'or entre de 1898 Marie et Pierre Curie et 1965 avec Richard Feynman avec la théorie de l'électrodynamique quantique.
En fait, cette expérience ne nous apporte que la certitude que Richard Feynman avait raison :« Personne ne comprend vraiment la physique quantique. » malgré ce coup de tonnerre dans nos certitudes comme le dit Claudio.
Il nous manque un esprit comme Dirac ou Feynman etc pour booster la science mais notre société, était-elle capable d'en produire un nouveau?
En absence de grand esprit, cette découverte ne change que le postulat "rien ne va plus vite que la lumière" en "rien ne va plus vite que le neutrino."
Merci Claudio, pour votre appréciation d'esthète sur mon commentaire que Pascale (Le philosophe) m'a inspiré.
Je vois que mon commentaire et celui d'anonyme n'a pas laissé indifférent vos 10 puissance 14 cellules.
Je vais donc réaliser une explication de texte, la découverte est effectivement un coup de tonnerre dans le petit monde de la recherche en physique atomique et astronomique (le pourcentage de les élus par rapport à la population mondiale est négligeable).
La loi était :
Rien ne va plus vite que la lumière.
Elle devient maintenant :
Rien ne va plus vite que le neutrino.
A proprement parler malgré cette découverte expérimentale, l’univers reste encore loin de la compréhension humaine d’où la référence à l’Éther d'Anonyme.
Cette découverte est comparable à celle de Rutherford sur la structure de l'atome mais elle est très loin de la puissance de l'équation théorique de Dirac qui a prédit l'existence expérimentale de l'antimatière.
Nous avons donc un fait expérimentale qui remet en cause une partie du modèle théorique(cela arrive souvent car la science tâtonne et elle est dépendante des technologie de mesure et des incertitudes des appareils).
Enfin, cette exceptionnelle découverte ne modifiera notre condition humain, peut-être notre confort dans quelques siècles.
Bonjour,
j'espère que vous nous tiendrez informés des suites de ce qui ressemble à un coup de tonnerre dans le ciel de la physique.
Quant aux commentaires de Optimiste et Anomyme, ils sont d'une bêtise affligeante.
Cordialement
Bonjour,
Merci pour votre message.
Bien entendu, nous suivrons cette histoire et en rendrons compte ici.
Cordialement
M.A.
Vu de loin, l'histoire du neutrino ressemble à celle de l'éther : on invente son existence pour que la physique reste dans les clous de visions ou de principes intouchables et on lui rajoute au fur et à mesure des propriétés pour que ça reste toujours dans les clous ...
Peut-être que dans 100 ans les physiciens seront amusés par la physique des années 2010 qui, il semblerait, est dans un quasi sur-place depuis plusieurs dizaines d'années.
C'est un peu l'équivalent de la chute du mur de Berlin mais dans une cours de récréation (Le monde scientifique).
Cette découverte va mettre au placard quelques théories, en affiner d'autres ouvrir de nouvelles perceptives sur la nature même de l'univers infiniment grand et infiniment petit.
Et moi, pendant que des supernovas fécondent le cosmos que des trous noirs dévorent des mondes, je continue mon petit travail quotidien entre ces deux mondes, coincé dans une crise financière qui n'a aucune réalité scientifique, mon train en retard tous les jours et mes impôts à payer tous les ans, avec 7 x 10 puissance 27 atomes se combinent et se décomposent dans mais 10 puissance 14 cellules pour me donner la vie.
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