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Dans la chasse à la masse des neutrinos, l'observatoire JUNO

Ceux qui ont trouvé des neutrinos ne pensaient pas qu'ils avaient de la masse. Des décennies plus tard, il a été confirmé qu'il s'agissait d'une très petite masse, mais qu'elle existait; c'est alors qu'a commencé une chasse à la détermination de cette masse, mesurée par une gamme de valeurs de plus en plus étroite. Maintenant, un nouveau centre, l'observatoire JUNO en Chine, commence à donner de bons résultats dans cette chasse.

Guillermo Roa Zubia

C'est une grande nouvelle dans le domaine de la physique des particules: L'observatoire chinois des neutrinos JUNO a obtenu les premiers résultats et a mesuré la masse de neutrinos avec plus de précision que jamais, à savoir 3 % dans une MeV.

En fait, ce sont deux nouvelles. D'une part, que l'observatoire est opérationnel (il a été inauguré en août 2025) et commence à donner des résultats. D'un autre côté, il a fait ses premières mesures avec une grande précision. C'est-à-dire qu'ils n'ont pas trouvé la masse du neutrino, mais ils se sont rapprochés. Et c'est une grande nouvelle.

Les neutrinos ont une longue histoire. Ils ont découvert qu'ils étudiaient la désintégration bêta de la radioactivité. Et ce qu'ils ont dit, ils ont d'abord pensé qu'il n'y aurait ni charges électriques ni masses. Et ils avaient raison en ce qui concerne la cargaison, comme les neutrons, les neutrinos n'ont pas de charge, et à cet égard le nom est bien placé (d'ailleurs, ils ont été nommés par le physicien italien Enrico Fermi pour indiquer qu'ils étaient une petite version des neutrons). Mais la physique moderne a montré que les neutrinos ont une masse, bien que très petite. Au fait, il est très petit, même par rapport aux électrons. Le nautrone est environ dix mille fois plus petit que l'électron.

Et c'est plus ou moins là que réside l'intérêt de cette étude. Nous ne savons pas quelle est cette masse, et nous ne savons pas comment la mesurer avec une grande précision. Cependant, avec le temps, nous avons resserré la gamme de masse possible pour le neutrino.

depuis 1991, de meilleures expériences ont été menées pour mesurer la masse du neutrino. Les chercheurs se rapprochent, petit à petit. Et la nouvelle d'aujourd'hui, c'est qu'un observatoire qui vient de sortir en Chine a donné la valeur la plus précise jusqu'à présent, bien que nous ne connaissions pas encore la masse exacte, à savoir 3 % dans un MeV.

La recherche est difficile car les neutrinos n'interagissent pratiquement pas. Voilà le problème. C'est la deuxième particule la plus abondante de l'univers, et pourtant elle est très difficile à détecter. Comme il n'est pas chargé, il ne reçoit pas la force électromagnétique. Le champ magnétique d'un aimant, par exemple, ne l'affecte pas. L'une des seules façons de le détecter est que les neutrinos entrent en collision directe avec un proton ou un électron s'il frappe à plein régime. Cela arrive rarement, mais cela arrive. Un neutrino peut traverser la planète Terre sans y entrer en collision, mais à un moment donné, l'un des mille millions de neutrinos se heurte par hasard. C'est ce que les physiciens utilisent généralement pour détecter les neutrinos et mesurer leur masse. C'est pourquoi les détecteurs de neutrinos, au lieu de regarder dans l'espace, regardent vers le centre de la Terre, essayant de capturer cette collision fugitive.

En revanche, le nouvel observatoire JUNO en Chine est orienté vers une centrale nucléaire voisine, car des neutrinos sont également produits lors de la fission nucléaire. Mais au lieu de chercher des traces de ces collisions, ils cherchent des oscillations de neutrinos. On appelle oscillations les changements soudains de neutrinos. Il existe trois types de neutrinos et les effets quantiques entraînent des variations d'un type à l'autre. Et à chaque changement, ils émettent de l'énergie, c'est ce que la JUNO détecte, et à partir de cette quantité d'énergie, on peut calculer la valeur entre laquelle la masse de neutrino peut être présente. C'est-à-dire que les physiciens calculent combien le neutrinos doit peser pour correspondre au moins à cette énergie et combien au maximum. C'est la chasse à l'exactitude, l'effort de rétrécir l'espace.