L'expérience KATRIN, chargée de peser les neutrinos, a annoncé une estimation plus précise de la limite supérieure de leur masse : les neutrinos pèsent au maximum 0.8 eV, c'est-à-dire que les neutrinos sont plus légers que 0.8 eV (1 eV = 1.782 x 10-36 kg).
Les neutrinos (littéralement, les petits neutres) sont les particules élémentaires les plus abondantes de l' univers . Ils sont quasi omniprésents : dans les galaxies , dans le Soleil, dans tout l' espace qui nous entoure. Des milliards de neutrinos traversent notre corps chaque seconde sans interagir avec aucune autre particule.
Ils se sont formés pour la première fois 10⁻⁴ secondes après le Big Bang, il y a environ 13.8 milliards d'années, et ont joué un rôle important dans l'évolution de l'Univers . Ils sont continuellement produits en grande quantité lors des réactions de fusion nucléaire au sein des étoiles, y compris le Soleil, dans les réacteurs nucléaires terrestres et lors de la désintégration radioactive. Ils sont également essentiels au processus de supernova, étape cruciale du cycle de vie d'une étoile, et fournissent des signaux précurseurs de ces explosions. À l'échelle subatomique, les neutrinos constituent un outil précieux pour étudier la structure des nucléons. Ils pourraient également contribuer à expliquer l'asymétrie matière-antimatière.
Malgré leur importance, de nombreux aspects des neutrinos restent encore inconnus . Nous ignorons comment ils interagissent avec les autres particules. De même, depuis la découverte des oscillations des neutrinos, nous savons qu'ils possèdent une masse non nulle. Nous savons qu'ils ont une masse infime et qu'ils sont les particules élémentaires les plus légères, mais leur masse exacte demeure indéterminée. Pour une meilleure compréhension de l' univers , il est crucial de mesurer précisément la masse des neutrinos.
L'expérience KArlsruhe TRItium Neutrino (KATRIN) à l'Institut de technologie de Karlsruhe (KIT), l'entreprise collaborative de six pays, est dédiée à la mesure de la masse du neutrino avec une précision inférieure à l'eV.
En 2019, l'expérience KATRIN avait annoncé que les neutrinos pesaient au plus 1.1 eV, ce qui représentait une amélioration du double par rapport aux mesures précédentes de la limite supérieure de 2 eV.
Un électronvolt (eV) correspond à l'énergie acquise par un électron lorsque son potentiel électrique augmente d'un volt ; cette énergie est égale à 1.602 × 10⁻¹⁹ joule . À l'échelle subatomique, il est commode d'exprimer la masse en fonction de l'énergie, conformément à la symétrie masse-énergie (E = mc² ) : 1 eV = 1.782 × 10⁻³⁶ kg.
Le 14 février 2022, la collaboration KATRIN a annoncé la mesure de la masse des neutrinos avec une précision sans précédent révélant que les neutrinos sont plus légers que 0.8 eV, franchissant ainsi la barrière de 1 eV en physique des neutrinos.
L'équipe de recherche vise à poursuivre les mesures supplémentaires de la masse des neutrinos jusqu'à la fin de 2024. À partir de 2025, avec l'aide du nouveau système de détection TRISTAN, l'expérience KATRIN se lancera dans la recherche de neutrinos stériles. Avec des masses dans la gamme du KeV, les neutrinos stériles seraient des candidats pour la mystérieuse matière noire.
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Sources:
- Expérience de Karlsruhe Tritium Neutrino (KATRIN). Disponible à https://www.katrin.kit.edu/
- Institut de technologie de Karlsruhe (KIT). Communiqué de presse 012/2022 – Les neutrinos sont plus légers que 0.8 électron-volt. Publié le 14 février 2022. Disponible sur https://www.kit.edu/kit/english/pi_2022_neutrinos-are-lighter-than-0-8-electron-volts.php
- La collaboration KATRIN. Mesure directe de la masse des neutrinos avec une sensibilité inférieure à l'électronvolt. Nat. Phys. 18, 160-166 (2022). Publié : 14 février 2022. DOI : https://doi.org/10.1038/s41567-021-01463-1
