Des milliards de neutrinos, ou particules fantômes, nous traversent à chaque seconde. Alors que les scientifiques savent ce fait, ils ne savent pas quel rôle jouent les neutrinos dans l'univers car ils sont diablement difficiles à mesurer.

Nouvelles mesures des oscillations des neutrinos, observé à l'observatoire de neutrinos IceCube au pôle Sud, ont mis en lumière des questions en suspens concernant les propriétés fondamentales des neutrinos. Ces nouvelles mesures des neutrinos au fur et à mesure qu'ils passent d'un type à un autre au cours de leur voyage ont été présentées lors de la réunion de l'American Physical Society à Washington. Ils pourraient aider à combler les principales lacunes du modèle standard, la théorie qui décrit le comportement des particules fondamentales à toutes les échelles d'énergie que les scientifiques ont pu mesurer.

« Bien que le modèle standard soit une théorie précise, il laisse des trous béants, comme la nature de la matière noire et comment un univers rempli de matière, plutôt que de l'anti-matière, est née du Big Bang. Nous ne savons pas encore comment les remplir, " a déclaré Tyce DeYoung, MSU professeur agrégé de physique et d'astronomie. "Nous espérons qu'en mesurant les propriétés des neutrinos, tels que leurs masses et comment ils se transforment ou oscillent l'un dans l'autre, nous pouvons obtenir des indices sur ces questions ouvertes. »

Les neutrinos sont des particules étranges. Contrairement aux autres particules élémentaires qui composent la matière ordinaire, comme les électrons et les quarks, les neutrinos n'ont pas de charge électrique. Ils sont également au moins un million de fois plus légers que toute autre particule connue de la science. En réalité, leurs masses sont si petites que les scientifiques n'ont pas encore pu les mesurer avec précision.

Avec ça en tête, DeYoung compare son travail à un voyage de pêche, celui dans lequel les scientifiques ne sont pas tout à fait sûrs du meilleur appât à utiliser. "Pêcher" à travers les glaces de l'Antarctique, bien que, donne des résultats prometteurs et restreint la recherche.

« En tant que physiciens, nous espérions que le boson de Higgs nous indiquerait la physique qui se situe au-delà du modèle standard; Malheureusement, nos mesures du Higgs n'ont pas donné beaucoup d'indices, " a déclaré DeYoung. "Nous espérons donc pouvoir trouver quelque chose en étudiant les neutrinos. IceCube détecte les neutrinos avec une gamme d'énergies et de distances plus large que les autres expériences, alors nous avons jeté un large filet."

Les neutrinos énergétiques produits par les rayons cosmiques frappant l'atmosphère terrestre peuvent être détectés au pôle Sud, en utilisant la glace de l'Antarctique comme un détecteur de particules pas comme les autres sur la planète.

Les données IceCube suggèrent qu'une espèce de neutrinos peut comprendre des quantités exactement égales de deux "saveurs" de neutrinos.

"Les neutrinos ont l'habitude de changer, ou oscillant, entre trois types, nous les appelons 'saveurs, '", a déclaré Joshua Highnight, l'associé de recherche de MSU qui a présenté les nouveaux résultats lors de la réunion. "Donc, si un neutrino est un mélange exactement égal de deux saveurs, cela pourrait être une coïncidence surprenante ou il pourrait y avoir une raison plus profonde pour cela venant de la physique au-delà du modèle standard."

Ces mesures sont cohérentes avec les résultats d'autres expériences utilisant des neutrinos de plus faible énergie, mais si ce mélange de saveurs est exactement équilibré reste en débat. Les physiciens d'IceCube continueront d'affiner leur analyse et de collecter davantage de données. Des données futures permettront de faire ces mesures plus précisément, a dit DeYoung.

IceCube est le plus grand détecteur de neutrinos au monde, utilisant un milliard de tonnes de la calotte glaciaire antarctique sous la station américaine Amundsen-Scott au pôle Sud pour observer les neutrinos. Il est exploité par une collaboration de 300 physiciens de 48 universités et laboratoires nationaux de 12 pays. La construction a été rendue possible grâce au soutien de la National Science Foundation et d'autres organismes de financement internationaux.