Les neutrinos sont des particules émises par les atomes à travers l’Univers. Très légères, ces particules proviennent par exemple du Soleil et bombardent la Terre mais sans impact. Difficiles donc à détecter.
D’autant plus que les neutrinos peuvent changer de caractéristiques. A la création, trois “saveurs” sont possibles suivant qu’ils sont associés à un électron ou à l’un des deux autres leptons, le muon ou le tau. Quand il se déplace un neutrino peut changer de “saveur”. Les neutrinos ont une oscillation, comme une glace à la fraise qui se transformerait en glace au citron.
Au Japon, l’expérience T2K étudie les oscillations des neutrinos sur 295 km, entre Tokai, où les neutrinos muons sont produits par l’accélérateur de particules de JPARC et le détecteur Super-Kamiokande, une cuve d’eau cylindrique de 40 mètres de diamètre et 40 mètres de hauteur située à 1 000 mètres sous terre, près de la côte ouest. TK 2 signidie « de Tokai à Kamiokande ».
Pour la première fois, les physiciens de l’expérience T2K annoncent avoir très probablement détecté une transformation de neutrinos muons en neutrinos électrons. Parmi les chercheurs figurent des physiciens du CNRS (1) et du CEA/Irfu: Laboratoire de physique nucléaire et de hautes énergies (CNRS / Université Pierre et Marie Curie / Université Paris Diderot-Paris 7), Institut de physique nucléaire de Lyon (CNRS / Université Lyon 1), Laboratoire Leprince-Ringuet (CNRS / École Polytechnique). La découverte ouvrirait la voie à de nouvelles études sur l’asymétrie entre matière et antimatière
L’expérience a duré de janvier 2010 à mars 2011. Elle a été arrêtée en raison du séisme du 11 mars. L’analyse des donnés montre que le détecteur Super-Kamiokande a enregistré en tout 88 neutrinos. Parmi ces neutrinos, 6 neutrinos électrons proviendraient de la métamorphose de neutrinos muons. Les 82 neutrinos restants seraient essentiellement des neutrinos muons n’ayant subi aucune transformation.
Suite de l’expérience
L’expérience T2K redémarrera dès la fin de 2011. Le laboratoire JPARC et les détecteurs proches de T2K n’ont subi que des dégâts minimes provoqués par le séisme. L’objectif est de confirmer l’apparition des neutrinos électrons et de mesurer le dernier « angle de mélange », un paramètre du modèle standard qui ouvrirait la voie aux études de l’asymétrie entre matière et antimatière dans notre Univers.
La collaboration T2K regroupe plus de 500 physiciens de 62 institutions réparties de 12 pays. Les équipes du CNRS et du CEA/Irfu ont mis au point plusieurs instruments de mesure utilisés dans les détecteurs situés à 280 mètres du point de production des neutrinos et nécessaires à contrôler l’expérience. Ils ont participé à la calibration du détecteur Super-Kamiokande et contribué à l’analyse des données.
