Les neutrinos : l'espion de la nouvelle physique, de la matière aux étoiles

Les neutrinos , particules à la fois les plus insaisissables et les plus abondantes de l'univers, sont le signe d' une absence du Modèle standard , la théorie de référence de la physique moderne. « Au cours des 25 dernières années, trois prix Nobel ont été décernés aux neutrinos, ce qui témoigne déjà de leur importance », a déclaré à l'ANSA Mauro Mezzetto, directeur de recherche de l'Institut national de physique nucléaire de Padoue.

Le dernier prix a été décerné en 2015 pour la découverte des oscillations des neutrinos , qui démontrent que ces particules ont une masse. Or, le Modèle standard, tel qu'il est, ne prédit pas la masse des neutrinos. Il faut donc, souligne-t-il, qu'il existe des particules que nous ignorons encore : une nouvelle physique est nécessaire . C'est pourquoi l' avenir de la recherche dans ce domaine occupe une place fondamentale au sein du Symposium ouvert de Venise , qui réunit ces jours-ci l'ensemble de la communauté européenne de la physique des particules pour discuter de la stratégie à adopter pour les années à venir . « Ici, à Venise, toutes les expériences sont représentées au plus haut niveau », commente le physicien de l'INFN. « Les discussions sont donc très différentes d'une conférence classique où l'on se réunit uniquement entre physiciens. Elles se déroulent à un niveau différent et extrêmement intéressant. » Les expériences se concentrent en particulier sur deux thèmes : d'une part, l' asymétrie entre matière et antimatière que nous observons dans l'univers et que les neutrinos pourraient contribuer à expliquer ; d'autre part, la détection des neutrinos cosmiques , porteurs d'informations très importantes sur les processus stellaires. « Dans le premier cas, explique Mezzetto, trois grandes expériences débuteront dans les 3 à 5 prochaines années aux États-Unis , au Japon et en Chine , auxquelles participeront de manière significative l'Europe et l'Italie avec 40 à 50 % des chercheurs . » Concernant les neutrinos cosmiques , deux télescopes sont déjà opérationnels et seront encore renforcés dans les années à venir : l'un est situé en Italie, il s'agit de KM3NeT , une structure sous-marine au large des côtes siciliennes, fruit d'une collaboration internationale à laquelle participe l'INFN, qui a annoncé en février 2025 la capture du neutrino le plus énergétique jamais observé ; l'autre télescope, IceCube , est situé sous la glace de l'Antarctique et fonctionne depuis environ 10 ans. « Ce sont deux expériences complémentaires – conclut Mezzetto – puisqu’elles sont situées dans des hémisphères différents ».