Video du LAPP

Video

Plaquette du LAPP

Plaquette

IN2P3 IDEX CERN LAPTh Enigmass Asterics


Rechercher


Accueil du site > Actualités

OPERA : des neutrinos toujours en excès de vitesse ?

mis à jour le

Se pourrait-il que les neutrinos voyagent plus vite que la lumière ?

L’expérience Opéra

La collaboration OPERA, à laquelle participe une équipe de physiciens, ingénieurs et techniciens du LAPP, a fourni en septembre dernier les résultats d’une analyse complexe et très précise des données obtenues durant ces trois dernières années de fonctionnement dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie, situé à 730 km de la source du faisceau de neutrinos produit au CERN près de Genève.

L’étude avait comme objectif de mesurer avec une très grande précision la vitesse des neutrinos partant du CERN et atteignant le détecteur situé sous la montagne du Gran Sasso, près de l’Aquila en Italie, après un voyage d’une durée de près de 2.4 millièmes de seconde. Les neutrinos sont des particules furtives qui peuvent traverser facilement la terre entière. Ils sont produits massivement par notre soleil mais aussi artificiellement avec des accélérateurs comme au CERN.

Le résultat obtenu s’est révélé tout à fait inattendu et étonnant aux yeux des chercheurs d’OPERA. En effet, ils ont pu constater que les quelque 15000 neutrinos détectés et analysés présentent une différence petite mais très significative par rapport à la vitesse prévue : les neutrinos du faisceau CNGS atteignent OPERA quelque 60 nanosecondes avant le temps que prendrait la lumière à voyager sur la même distance. Ceci indique donc que la vitesse des neutrinos est plus grande que la vitesse de la lumière c d’à peu près 20 parties par million.

Pour cette étude, la collaboration OPERA, en association avec des experts du CERN et d’instituts de métrologie, ont effectué une série de mesures de très grande précision de la distance parcourue et du temps de vol des neutrinos. La distance entre le point d’origine du faisceau et le détecteur OPERA a été mesurée avec une précision de l’ordre de 20 cm sur les 730 km de longueur totale du parcours.

Principe de la mesure

Le temps de vol des neutrinos a, quant à lui, été déterminé avec une précision inférieure à 10 nanosecondes et cela en utilisant des instruments sophistiqués qui incluent des systèmes GPS spéciaux et des horloges atomiques. Les temps de réponse de tous les éléments de la ligne de faisceau CNGS et du détecteur OPERA ont aussi été mesurés précisément. Tout cela a permis de limiter les incertitudes systématiques à un niveau très faible.

Le résultat est trop surprenant et l’impact scientifique suffisamment majeur pour tenter de tirer des conclusions hâtives ou pour avancer des interprétations de physique. Si ce résultat est avéré, il ouvrirait une nouvelle ère pour la physique moderne.

Après la première divulgation de son résultat fin septembre, qui appelait les commentaires de la communauté de Physique des Particules, la Collaboration OPERA vient de soumettre un article plus complet à la revue à comité de lecture Journal of High-Energy Physics.

OPERA a vérifié de nombreux aspects de son analyse et pris en compte diverses suggestions utiles émanant de la communauté. Un test concluant a été en particulier réalisé avec une configuration spéciale du faisceau de neutrinos produit au CERN. Durant 2 semaines, le faisceau a été réparti dans le temps avec une succession de 5 impulsions très courtes et bien séparées (les impulsions de 3 nanosecondes étaient espacées de 524 nanosecondes). Ceci devait permettre d’identifier à quelle impulsion correspondait un neutrino détecté au Gran Sasso à l’issue de son voyage de 730 km.

Ce mode de fonctionnement très particulier envoie très peu de neutrinos, environ 50 fois moins qu’en régime normal. Mais 20 événements neutrino enregistrés par le détecteur OPERA avec ce faisceau spécial ont suffi pour mesurer le temps de vol des neutrinos avec une précision comparable, en les prenant un par un, à celle obtenue avec la mesure initiale, basée sur 15000 neutrinos considérés globalement. Cette mesure plus simple est affranchie de plusieurs causes d’éventuelles erreurs systématiques.

Les nouvelles mesures ne changent en rien la première conclusion, à savoir que les neutrinos semblent voyager plus vite que la lumière. Cependant l’anomalie observée nécessite encore des examens complémentaires et doit faire l’objet de mesures indépendantes avant de pouvoir être confirmée.

Le nouvel article d’OPERA peut être téléchargé sur le serveur arxiv.org http://arxiv.org/abs/1109.4897

Communiqué de presse de l’IN2P3

OPERA au LAPP
Extrait du film "LAPP-LAPTH" réalisé par Christophe Colonel et Nelly Orand