Ce sont probablement les particules les plus abondantes de l’Univers. Chaque seconde, cent milliards d’entre elles émises par le Soleil traversent chaque centimètre carré de notre peau, quand d’autres proviennent directement des premiers instants de l’Univers. Ces individus ultralégers sont les neutrinos. Furtifs, interagissant très peu avec la matière, ils sont les seuls du paysage dont on ne connaît pas encore la masse.
Les peser repésente donc un défi majeur. Depuis six ans, la balance Katrin, installée à Karlsruhe (Allemagne), s’attelle à cette tâche délicate. Les plus de cent chercheurs qui y sont rattachés, principalement Allemands, Américains, Italiens et Français, viennent de publier dans la revue Science du 10 avril leur dernière estimation de la masse du poids plume : il serait un million de fois plus léger qu’un électron, un collègue déjà pas bien lourd.
Katrin est le seul instrument à pouvoir peser directement un neutrino. L’expérience repose sur un principe très simple, la conservation de l’énergie. Autrement dit, si dans une collision de particules, on mesure moins d’énergie qu’initialement, c’est que le déficit a été emporté par un neutrino quasi invisible. Et grâce à la célèbre formule d’Einstein, E = mc2, on peut convertir cette énergie en masse. Dans Katrin, ce ne sont pas des collisions qui sont observées, mais la désintégration radioactive de tritium, un gros noyau d’hydrogène qui émet, en disparaissant, de l’hélium, un électron et un neutrino.
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