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RechercheLes neutrinos lèvent le voile sur l'antimatière

Une équipe internationale menée par un professeur de l'Université de Genève essaie de comprendre pourquoi la matière a pris le dessus sur l'antimatière dans l'univers.

Le Super Kamiokande, un détecteur construit sous une montagne au Japon, a été utilisé dans la recherche de l'Université de Genève.
Le Super Kamiokande, un détecteur construit sous une montagne au Japon, a été utilisé dans la recherche de l'Université de Genève.
Kamioka Observatory

Pourquoi dans notre monde la matière a-t-elle pris le dessus sur l'antimatière, son double inversé, alors qu'à l'origine de l'Univers elles ont été produites en quantités égales et auraient dû s'annihiler? La science n'a pas encore réussi à percer ce mystère. Une équipe internationale croit cependant avoir fait un pas pour expliquer cette asymétrie. Elle a constaté une différence de comportement entre neutrinos et antineutrinos.

Les recherches, codirigées par le professeur Federico Sanchez Nieto, de l'Université de Genève (UNIGE), ont été menées au Japon à l'aide du Super Kamiokande, un détecteur construit sous une montagne. Avant d'obtenir des résultats significatifs, les scientifiques de la collaboration T2K ont dû cependant faire preuve de patience.

Neutrinos et antineutrinos

Il leur a fallu dix ans d'efforts pour recueillir assez de données. Le neutrino, tout comme son jumeau contraire l'antineutrino, est en effet une particule presque impossible à tracer. Chaque seconde, d'énormes quantités de neutrinos traversent la Terre. Pourtant, ils ne sont seulement qu'une poignée à interagir avec ses atomes.

Le consortium de chercheurs s'est appuyé sur les caractérisques du neutrino dans ses travaux. La particule existe en trois «saveurs» et peut parfois passer de l'une à l'autre spontanément. On appelle cela une oscillation, explique dans un communiqué de l'UNIGE publié mercredi le professeur Sanchez Nieto.

«Ce que nous avons fait, c'est de voir si les neutrinos oscillent au même taux que les antineutrinos, en l'occurence de la saveur muon vers la saveur électron», souligne le physicien genevois. Les données qui ont été collectées durant des années grâce au Super Kamiokande permettent de conclure que ce n'est pas le cas.

Déséquilibre notable

Les chercheurs ont observé en tout 90 neutrinos électrons et 15 antineutrinos électrons répondant à leurs critères. Selon l'UNIGE, ce résultat, après analyse minutieuse, s'avère compatible avec une brisure maximale de la symétrie charge-parité (CP) en faveur des neutrinos et en défaveur des antineutrinos.

«Nos résultats montrent une forte préférence pour la matière», note Sanchez Nieto. Le professeur souligne toutefois qu'il est encore prématuré d'affirmer formellement que la symétrie CP a été violée. Les chercheurs vont devoir poursuivre leurs travaux en améliorant la sensitivité de leur expérience et accumuler plus de données.

En 1964, les physiciens avaient déjà tenté d'expliquer l'abondance de la matière par rapport à l'antimatière en étudiant le comportement de quarks et d'antiquarks. Une différence avait bien été observée à l'époque. «Mais elle était trop faible pour expliquer le déséquilibre», relève l'UNIGE.

L'expérience T2K a été construite et est conduite par une collaboration internationale comprenant actuellement 500 chercheurs de 12 pays. Le Fonds national pour la recherche scientifique soutient ce projet, notamment au travers des universités de Genève et de Berne et de l'Ecole polytechnique fédérale de Zurich.

Les résultats des travaux menés par T2K ont fait l'objet d'une publication dans la revue «Nature».

ats

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