Neutrino et matière noire: le retour

 Ca bouge actuellement dans le domaine de la physique des particules!

Je parlais le 4 juin dans ce billet du problème de l'oscillation du neutrino et de l'éventuel lien avec la matière noire (ou sombre) ainsi que de la dissymétrie inattendue observée dans la création de matière et anti-matière par les collisions à haute énergies de particules. Et bien un lien semble avoir été établi, de manière encore non définitive, par le biais de l'identification d'un quatrième type de neutrino (le modèle actuel en compte trois) mais cette fois-ci complètement stérile - c'est-à-dire totalement indétectable sauf par l'effet gravitationnel. Ce qui est précisément la définition de la matière noire.

Le physicien Richard van de Water présenta cette découverte le 14 juin à Athène lors d'une conférence sur les neutrinos.  Van de Water participe à l'expérience Mini Booster Neutrino Experiment (MiniBooNE) qui recherche depuis les année 90 la trace d'u neutrino stérile dont l'existence avait été soupçonnée suite à des expériences menées par le Liquid Scintillator Neutrino Detector (LSND) au Nouveau Mexique.

En 2007, le MiniBooNE ne trouvait rien et l'on pensait l'affaire classée mais par acquis de conscience on changea de méthode en utilisant des anti-neutrinos plutôt que des neutrinos pour mesure l'éventuelle interaction entre neutrinos connus et ce neutrino fantôme.  En effet le LSND se servait d'anti-neutrinos pour ses recherches. En théorie cela ne changerait rien car neutrinos et anti-neutrinos sont parfaitement interchangeables (c'est juste une question de signe).

Et pourtant: les chercheurs observèrent une interaction nouvelle, la trace du quatrième neutrino. Plus spécifiquement, ils observèrent que les anti-neutrinos de type (ou saveur) muon se transforment en anti-neutrinos de type électron (la fameuse oscillation) à un taux plus élevé que prévu. Phénomène qui n'est pas observé si on utilise des neutrinos.

Il y aurait donc une différence de comportement tout à fait inattendue entre les neutrinos et les anti-neutrinos, un résultat qui est selon le physicien du Fermilab Dan Hopper "très, très bizarre".

Explication proposée (accrochez-vous):  l'oscillation entre l'état anti-neutrino muon et l'état anti-neutrino électron passerait par un stade neutrino (et non pas anti-neutrino) "stérile". Il y aurait donc dissymétrie dans les propriétés matière/anti-matière et de ce fait toujours un petit peu plus de matière que d'anti-matière, tel que mesuré par l'équipe DZero  (voir ce billet pour plus d'information à ce sujet).

Et ces neutrinos stériles pourraient être constitutifs de la matière noire car il sen ont toutes les caractéristiques.

Mais alors (pour ceux qui suivent cette série), quid du Higgs à cinq pattes? Ces deux explications possibles pour l'excès de matière sont-elles concurrentes ou complémentaires? Je l'ignore.

A suivre...

Sources:  New Scientist.

L'exposé de Richard Van de Water est disponible en ligne ici. 

Billet en accès libre sur www.rhubarbe.net