Les deux chercheurs Takaaki Kajita et Arthur B. McDonald ont été récompensés du prix Nobel de physique 2015, ce mardi midi, pour avoir découvert les oscillations des neutrinos, permettant de montrer que ces particules ont une masse.
Le prix Nobel de physique 2015 a été attribué à "Takaaki Kajita et Arthur B. McDonald pour la découverte des oscillations des neutrinos", a annoncé le comité Nobel, ce mardi midi. Cette découverte a permis de démontrer "que les neutrinos ont une masse" et qu'ils "changent d'identité", alors que ces particules élémentaires sont les "habitants les plus oubliés de l'Univers". Oubliés aussi, le Japonais et le Canadien ne faisaient pas partie des favoris dans les prédictions...
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Les neutrinos, des fantômes insaisissables...
Leur découverte permet de "comprendre le fonctionnement interne de la matière et ainsi mieux connaître l'univers", a expliqué le jury suédois dans ses motivations. Les deux chercheurs ont découvert que les neutrinos changeaient d'identité en arrivant sur Terre, et avaient une masse, même infime. Reste encore à capturer ces particules mystérieuses pour pouvoir en étudier plus précisément les propriétés.
Car, a priori, rien ne peut les arrêter. Les neutrinos foncent en ligne droite depuis les confins de l'Univers, traversent tout - la Terre, nous... - à une vitesse proche de celle de la lumière. Leur masse quasi-nulle permet d'expliquer qu'ils n'interagissent jamais avec d'autres particules, rendant très difficile leur observation. Sur 10 milliards de neutrinos traversant la Terre, un seul interagira avec un atome de notre planète et il faudrait une année-lumière d'épaisseur de plomb pour arrêter la moitié de ces particules qui ont pour propriété de muter souvent.
Fantômes ou caméléons, ils se dérobent aux yeux des physiciens, intrigués! Grâce au Super-Kamiokande au Japon et au Subdury Neutrino Observatory au Canada, Takaaki Kajita et Arthur B. McDonald ont pu séparément les observer. "La conclusion de leurs expériences est que les neutrinos changent de nature au cours de leur voyage... et ils ne peuvent le faire que s'ils ont une masse", résume le professeur Jon Butterworth, de l'University College London, pour le Guardian.
Pour la physique des particules, il s'agit d'"une découverte historique" dans la mesure où elle secoue le "Modèle Standard", souligne le jury. Cette théorie qui décrit les interactions entre les particules élémentaires qui constituent la matière avait "résisté à tous les défis expérimentaux pendant plus de 20 ans". Elle avait même été renforcée par la détection du fameux boson de Higgs. Oui, mais elle présupposait que les neutrinos n'avaient pas de masse...
Trois "saveurs" changeantes!
Les neutrinos sont des particules élémentaires sub-atomiques, découvertes en 1930 avant que leur existence soit confirmée en 1956 par voie expérimentale. "Après les photons, ce sont les particules les plus nombreuses dans le cosmos", décrit le jury du prix Nobel de Physique.
Sans charge électrique, ils sont créés soit par des réactions nucléaires à l'intérieur du Soleil, soit par des réactions entre la radiation solaire et l'atmosphère terrestre. Il en existe trois "saveurs": électronique, muonique et tauique, en lien avec sa particule associée (électron, muon ou tauon). C'est le changement d'une saveur à une autre que les chercheurs appellent "oscillation". D'où le dessin ci-dessous...
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Retour sur les précédents prix Nobel de physique
En 2014, les Japonais Isamu Akasaki et Hiroshi Amano et l'Américain Shuji Nakamura ont été récompensés pour leur invention de la diode électroluminescente (LED) bleue. Le dernier Français primé est Serge Haroche, salué avec l'Américain David Wineland en 2012. Ils ont été récompensés pour leurs méthodes expérimentales révolutionnaires qui ont permis la mesure et la manipulation de systèmes quantiques individuels.
Le prix Nobel de physique attribué chaque année depuis 1901 tend à récompenser les scientifiques à l'origine d'innovations ou de découvertes notables en physique. Au total, 198 lauréats l'ont reçu. Seules deux femmes font partie des heureux élus: Marie Curie en 1903 (également récompensée d'un prix Nobel de chimie en 1911) et Maira Goeppert-Mayer en 1963. Le prix a distingué un scientifique seul à 47 occasions, tandis qu'un duo était primé dans 31 cas, voire un trio dans 30 cas.
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