Le neutrino stérile reste une hypothèse

Jusqu'à présent, trois sortes de neutrinos, resp. d'anti-neutrinos, ont été démontrés: les neutrinos électroniques, de muons et de tauons. Leurs masses sont très faibles, mais différentes. Ils peuvent se transformer de l'un à l'autre par oscillation, ce qui explique pourquoi l'on détecte sur terre presque deux fois moins de neutrinos que ce que produit en théorie le soleil. La démonstration expérimentale directe de la transformation est très complexe et n'a été obtenue qu'au cours de la dernière décennie.

Contradictions …

L'évaluation des expériences avec des neutrinos provenant d'accélérateurs de particules a toutefois abouti à des contradictions. On avait d'un côté l'expérience LSND (Liquid Scintillation Neutrino Detector) au Centre de recherche de Los Alamos du DOE, expérience qui a révélé des indices d'oscillation d'anti-neutrinos de muons avec des anti-neutrinos électroniques dans un certain palier d'énergie. Cette oscillation ne pouvait pas s'expliquer par le modèle standard et indiquait l'existence d'un quatrième neutrino. On trouvait de l'autre côté l'expérience Karmen conduite, sous la direction du Centre de recherche allemand de Karlsruhe, sur la source neutronique de spallation Isis du Rutherford Appleton Laboratory britannique, ainsi que l'expérience Super-Kamiokande japonaise. Ces deux expériences n'ont permis de découvrir aucune oscillation de neutrinos qui n'aurait pu s'expliquer par le modèle standard.

… expliquées

L'expérience MinBooNE a été développée en 1998 pour analyser cette contradiction. Elle se compose pour l'essentiel d'une cuve de détection contenant presque 1000 m³ d'huile minérale ultra-pure, cuve dans laquelle 1280 tubes photomultiplicateurs mesurent la lumière Tcherenkov qui commence à scintiller lors de la collision de neutrinos avec des noyaux d'atomes de carbone. Le détecteur a été aménagé à 500 m de distance de l'accélérateur du Fermilab. Les mesures ont duré de 2002 à 2005, et l'évaluation des données une année supplémentaire. Le résultat ne laisse aucun doute: les phénomènes ne sont pas imputables à des oscillations de neutrinos et le modèle standard est toujours aussi pertinent.