Un groupe de physiciens, trois du Département de physique et du Laboratoire de physique des particules et de cosmologie de l'Université Harvard, et le quatrième de l'Université de Liverpool, ont trouvé des preuves suggérant que des mesures supplémentaires des neutrinos générés dans l'atmosphère terrestre pourraient être utilisées pour révéler comment les trois les types de masses de neutrinos sont ordonnés.

Dans leur article publié dans la revue Physical Review X , C. A. Argüelles, I. Martínez-Soler, M. Jin et P Fernández, décrivent comment ils ont mené une analyse des sensibilités attendues des expériences actuelles et futures sur les neutrinos atmosphériques eau/glace-Cherenkov, dans la mesure où elles peuvent être liées aux trois types de oscillations des neutrinos.

Josh Spitz, physicien à l'Université du Michigan, a publié un article News &Views dans Nature décrivant le travail effectué par l'équipe sur ce nouvel effort.

Les neutrinos sont des particules subatomiques et il en existe trois variétés connues :neutrino électronique, neutrino muonique et neutrino tau :on pense que son type est défini lors de sa création. Les neutrinos peuvent être créés de diverses manières, par exemple lors d'une supernova ou d'un autre événement astral majeur. Il est intéressant de noter qu’ils peuvent également passer d’un type à un autre, par exemple lorsqu’ils traversent une planète. Un tel changement est connu sous le nom de mélange quantique.

Les scientifiques étudient les neutrinos dans l’espoir de résoudre certains des grands mystères qui demeurent en physique, comme la nature de la gravité et de la matière noire. Comme le note l’équipe chargée de ce nouvel effort, développer des moyens de mesurer plus précisément les neutrinos permettrait de mieux comprendre le fonctionnement du mélange. L'un des objectifs est de déterminer les masses des trois types de neutrinos.

Les physiciens étudient les neutrinos de diverses manières, par exemple en les générant à l'aide d'accélérateurs de particules, en les observant dans la nature et en étudiant les moyens par lesquels ils sont générés dans l'atmosphère terrestre lorsque les rayons cosmiques entrent en collision avec des atomes atmosphériques. C'est sur cette troisième méthode que l'équipe de recherche a concentré ses efforts.

Les efforts actuels pour étudier ces neutrinos impliquent généralement la construction de chambres à eau ou à glace dotées de photodétecteurs suffisamment sensibles pour capturer les neutrinos lorsqu'ils entrent en collision avec les atomes du réservoir. En étudiant le modèle de lumière émis lors de telles collisions, les chercheurs peuvent déterminer le type de neutrino impliqué, son niveau d'énergie et la distance qu'il a parcourue avant la collision.

En analysant un large échantillon de ces collisions et les données qu'elles ont révélées jusqu'à présent, l'équipe de recherche a constaté que les informations s'accumulent à un rythme qui devrait permettre de déterminer les masses des trois types de neutrinos d'ici 2030.

Plus d'informations : C. A. Argüelles et al, Mesure des oscillations avec un million de neutrinos atmosphériques, Physical Review X (2023). DOI :10.1103/PhysRevX.13.041055

Josh Spitz, les secrets des neutrinos pourraient être révélés par l'atmosphère terrestre, Nature (2023). www.nature.com/articles/d41586-023-04085-0

Informations sur le journal : Nature , Examen physique X

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