Les neutrinos informent sur le modèle standard et au-delà
Les physiciens consacrent de nombreux travaux à l'exploration de ces particules mystérieuses. À la fin du siècle dernier, ils avaient découvert l'existence de trois types ('saveurs') de neutrinos: électronique, muonique et tauique. Les neutrinos peuvent changer de saveur via un processus nommé oscillation. Ce comportement surprenant est l'indice de phénomènes qui dépassent le cadre du modèle standard Les physiciens du projet NUTRAILS (On the trails of new neutrino properties), financé par l'UE, ont lancé des études des neutrinos pour ouvrir une fenêtre sur une nouvelle physique à l'échelle subatomique. Ils se sont intéressés aux propriétés standard et non-standard des neutrinos, comme la violation de la symétrie charge-parité et l'impact des neutrinos stériles. Selon le concept actuel du Big Bang, la matière et l'antimatière se sont formées en quantités égales au moment de la «naissance» de notre Univers. Ceci aurait dû se traduire par la disparition totale de toute matière, qui aurait été annihilée par l'antimatière équivalente. Pour expliquer qu'il reste encore de la matière, ce qui a conduit à notre existence, les physiciens ont cherché à découvrir la violation adéquate de la symétrie charge-parité (CP). De précédents travaux avaient constaté une différence de comportement entre les quarks et leurs antiparticules, mais elle n'expliquait pas le déséquilibre total entre la matière et l'antimatière. Les chercheurs de NUTRAILS ont exploité de nombreuses données résultant d'expériences conduites de par le monde, apportant le premier indice en faveur d'une violation de la symétrie CP par les neutrinos (qui sont des particules de la famille des leptons). Les scientifiques de NUTRAILS ont aussi étudié les oscillations des neutrinos entre les trois saveurs, à la recherche des neutrinos stériles. La preuve de l'existence de ce quatrième type de neutrinos aurait de profondes conséquences pour notre conception de l'Univers. Les nouveaux résultats imposent une limite sur le mélange d'électrons avec des neutrinos stériles, ainsi que sur les neutrinos stériles légers avec une masse de l'ordre d'un eV. Le projet NUTRAILS a déterminé des limites qui seront utiles pour les expériences futures visant à déterminer la masse d'un éventuel quatrième état des neutrinos. En outre, le projet a souligné pour la première fois que les expériences en accélérateurs à très longue base sont sensibles à la violation de la symétrie CP induite par les neutrinos stériles. Ces nouveaux résultats montrent qu'il est important de rechercher d'autres particules neutres susceptibles de contribuer à la proportion de matière et d'antimatière de notre Univers.
Mots‑clés
Neutrinos, au-delà du modèle standard, charge-parité, Big Bang, antimatière