L'expérience KATRIN mandatée pour peser les neutrinos a annoncé une estimation plus précise de la limite supérieure de sa masse – les neutrinos pèsent au plus 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).
Neutrinos (littéralement, les petites neutres) sont les particules élémentaires les plus abondantes dans le univers. Ils sont presque omniprésents, dans la galaxie, 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 ont d'abord été formés 10-4 quelques secondes après le big bang il y a environ 13.8 milliards d'années et a joué un rôle important dans l'évolution de univers. Ils se forment continuellement en grande quantité lors des réactions de fusion nucléaire dans les étoiles, y compris dans le Soleil, dans les réacteurs nucléaires sur Terre et lors des désintégrations radioactives. Ils jouent également un rôle important dans le processus de supernova dans le cycle de vie d'une étoile et fournissent des signaux précoces d'explosions de supernova. Au niveau subatomique, neutrinos fournir un outil pour étudier la structure des nucléons. Neutrinos pourrait également aider à expliquer l'asymétrie matière-antimatière.
En dépit de toute cette importance, on ignore encore beaucoup de choses sur neutrinos. Nous ne savons pas comment ils interagissent avec d'autres particules. De même, depuis la découverte des oscillations des neutrinos, on sait que les neutrinos ont une masse non nulle. Nous savons que les neutrinos ont une très petite masse et sont les plus légères de toutes les particules élémentaires, mais leur masse exacte reste encore indéterminée. Pour une meilleure compréhension du univers, il est crucial que la masse des neutrinos soit mesurée avec précision.
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.
1 eV ou électron-volt est l'énergie acquise par un électron lorsque le potentiel électrique à l'électron augmente d'un volt et est égal à 1.602 × 10-19 joule. Au niveau subatomique, il convient d'exprimer la masse en termes d'énergie suivant la symétrie masse-énergie selon E = mc2 ; 1 eV = 1.782 x 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.
***
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
