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Neutrinos transluminiques : des doutes sur les résultats d'Opera

ActualitéClassé sous :physique , neutrino , relativité restreinte

Verra-t-on dans quelques mois la fin de la saga des neutrinos transluminiques ? Sans que rien ne soit certain, il semble possible quel'observation de neutrinos se déplaçant plus vite que la lumièreentre le Cern et le détecteur Opera en Italie puisse résulter d'une erreur de mesure, à cause d'un problème techniqueau niveau du GPS utilisé pour mesurer le temps de vol de ce particules.

De gauche à droite Pauli, Heisenberg et Fermi, les découvreurs de la théorie quantique des champs relativistes et de la théorie des neutrinos, impliquant que ceux-ci ne peuvent dépasser la vitesse de la lumière. © Cern

Fin septembre 2011, une bombe explosait dans la communauté scientifique avec l'annonce faite par une partie des membres de la collaboration Opera : une vitesse dépassant celle de la lumière avait été mesurée pour des neutrinos muoniques.

Refusant de spéculer sur une possible nouvelle physique révolutionnaire, ces physiciens se limitaient prudemment à exposer leurs travaux, en espérant qu'un regard neuf et extérieur découvrirait une éventuelle erreur, bien cachée dans la chaîne de mesures.

Depuis sa découverte en 1905, la théorie de la relativité restreinte a en effet passé de très nombreux tests. Ces dernières années, un équivalent plus sophistiqué de la mythique expérience de Michelson et Morley, cent millions de fois plus précise que l'expérience originale, a même été réalisée. On ne peut donc que comprendre le scepticisme affiché par la majorité des physiciens quant à la réalité de la propagation d'ondes de matière plus rapidement que la lumière, fussent-elles composées de neutrinos.

Le physicien Dario Autiero chercheur du CNRS à l'institut de Physique nucléaire de Lyon (IPNL), explique la découverte d'Opera. © CNRS/Dailymotion

La faute à une fibre optique ?

Toutefois, on rendait hommage au travail des membres de la collaboration Opera, qui visiblement avaient examiné très sérieusement plusieurs biais possibles dans leur expérience. Les paquets de neutrinos muoniques produits au Cern semblaient bel et bien voyager plus vite que la lumière sur les 730 km environ séparant leur lieu de naissance du détecteur Opera, enfoui dans une caverne sous le Gran Sasso en Italie.

Les objections théoriques, jointes à d'autres expériences, n'allaient cependant pas tarder à se multiplier. Les résultats du détecteur IceCube ne sont, pas exemple, pas favorables à l'hypothèse de neutrinos transluminiques.

Or, ce mercredi 22 février 2012, la revue Science mettait en ligne un article rapportant des déclarations non officielles de membres de la collaboration Opera laissant entendre qu'une erreur dans la mesure du temps de vol avait finalement été trouvée.

La mesure du temps de trajet du signal provenant du récepteur GPS et parcourant une fibre optique connectée à un des ordinateurs de l'expérience aurait montré qu'il s'effectuait avec 60 nanosecondes de moins que ce que l'on pensait. Or ces 60 nanosecondes correspondent précisément à l'excès de vitesse des neutrinos par rapport à celle d'un paquet de photons, tel qu'il a été observé entre le Cern et Opera. Il est donc tentant d'y voir la découverte du biais ayant affecté les mesures.

On attendait cependant une déclaration officielle. Elle est arrivée.

Albert Einstein en 1925. © Wikipédia-Deutsches Bundesarchiv

Deux sources d'erreurs à vérifier

Ce 23 février 2012, on pouvait lire une mise à jour en anglais d'une des pages du Cern déclarant à peu près en ces termes : « La collaboration Opera a informé ses organismes de financement et les laboratoires d'accueil qu'elle a identifié deux effets possibles pouvant avoir une influence sur la mesure du temps de trajet de ses neutrinos. Ces effets requièrent de nouveaux tests avec un faisceau d'impulsions courtes. S'ils sont réels, l'un augmenterait le temps de trajet mesuré et l'autre le diminuerait. Le premier effet possible concerne un oscillateur utilisé pour la synchronisation des GPS. Il aurait pu conduire à une surestimation du temps de vol des neutrinos. Le second concerne la fibre optique qui apporte le signal GPS externe à l'horloge propre à Opera, qui peut ne pas avoir fonctionné correctement lorsque les mesures ont été prises. Si tel est le cas, cela aurait pu conduire à une sous-estimation du temps de vol des neutrinos. L'ampleur potentielle de ces deux effets est étudiée par la collaboration Opera. De nouvelles mesures avec des faisceaux d'impulsions courtes sont prévues pour mai ».

Il faudra donc attendre encore un peu...

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