Les neutrinos pourraient être la raison pour laquelle l’antimatière n’a pas fait exploser l’univers

Les chercheurs qui étudient le comportement des neutrinos pourraient avoir enfin trouvé une solution à un mystère qui déconcerte les physiciens depuis des décennies. Les particules électriquement neutres appelées “neutrinos” sont des particules qui se déplacent dans l’espace

Les nouveaux résultats de l’expérience T2K au Japon pourraient expliquer pourquoi une quantité égale de matière et d’antimatière ne s’est pas formée à la naissance de l’Univers, ce qui a conduit au déséquilibre flagrant que nous pouvons encore observer aujourd’hui.

Selon les règles établies par le modèle standard de la physique des particules et la théorie de la relativité générale d’Einstein, le Big Bang aurait dû produire des quantités égales de matière et d’antimatière.

Mais comme la matière et l’antimatière s’annihilent l’une l’autre lorsqu’elles se rencontrent, ne laissant derrière elles que de l’énergie, cela n’a pas pu se produire, car à quantité égale de matière et d’antimatière, il n’y a pas d’Univers.

Les physiciens appellent le déséquilibre entre matière et antimatière dans l’Univers observable l’asymétrie baryonique.

C’est là qu’interviennent les neutrinos, également appelés “particules fantômes “, qui sont incroyablement difficiles à détecter, car ils n’interagissent pratiquement pas avec le reste de l’Univers. Cela signifie que les expériences conçues pour les mesurer nécessitent des instruments incroyablement sensibles et beaucoup de temps d’observation.

Outre le neutrino, il existe également son homologue antimatière, l’antineutrino, qui se décline en trois types : l’électron, le muon et le tau.

En 2013, des scientifiques participant au projet T2K au Japon ont trouvé les premières preuves de la capacité des neutrinos à changer – ou “osciller” – entre ces formes.

L’expérience T2K implique plus de 500 scientifiques du monde entier et utilise deux sites distants de quelque 300 km pour ses laboratoires expérimentaux à l’échelle du pays : le Centre de recherche de l’accélérateur de protons du Japon (J-Parc) et l’observatoire Super-Kamiokande (photo ci-dessus).

Aujourd’hui, les derniers résultats des expériences continues du T2K sont disponibles et montrent que 32 neutrinos du muon se sont transformés en neutrinos de l’électron, tandis que 4 neutrinos du muon seulement se sont transformés en leurs homologues de l’anti-électron

L’équipe à l’origine de l’expérience ne comprend pas encore très bien ce qui se passe, mais c’est le genre de déséquilibre entre la matière et l’antimatière que les scientifiques recherchent depuis toujours, et qui pourrait être la preuve d’une violation de ce que l’on appelle la symétrie charge-parité (CP).

Comme l’explique Lisa Grossman du New Scientist, la symétrie CP est la notion selon laquelle la physique resterait essentiellement inchangée si nous remplacions toutes les particules par leurs antiparticules respectives.

Cela implique qu’il aurait dû y avoir la même quantité de matière et d’antimatière dans l’Univers primitif – ce qui n’était pas le cas, puisque nous existons. Ainsi, tout ce qui montre une déviation de la symétrie CP, comme le déséquilibre des neutrinos observé par le projet T2K, est important pour aider à expliquer la divergence.

“Nous savons que pour créer plus de matière que d’antimatière dans l’Univers, il faut un processus qui viole la symétrie CP”, a déclaré à Grossman la physicienne Patricia Vahle, de l’expérience de neutrinos NOVA basée aux États-Unis, qui ne participe pas au projet T2K.

Avant de s’emballer, il convient de noter que les tests T2K n’ont jusqu’à présent atteint que le deuxième niveau sigma sur six.

Ces niveaux sont utilisés pour vérifier et confirmer les découvertes en physique des particules, et les résultats ne sont pas considérés comme confirmés tant qu’ils n’ont pas atteint le niveau cinq, il est donc encore tôt. Mais les premières données suggèrent que cette nouvelle étude cadre bien avec les découvertes faites il y a trois ans.

D’autres expériences sur les antineutrinos sont prévues l’année prochaine, et les équipes concernées prévoient de recueillir davantage de données pour confirmer leur hypothèse.

Même alors, nous ne saurons pas exactement comment les neutrinos et les antineutrinos expliquent le problème de l’asymétrie des baryons, mais nous saurons où concentrer nos recherches.