Recherche sur les neutrinos: pour l’heure aucune observation des propriétés de Majorana

Les hypothèses postulent que les neutrinos seraient des particules de Majorana. Celles-ci se distinguent par le fait qu’elles sont également leur propre antiparticule. Pour démontrer que les neutrinos appartiennent bien à cette catégorie, il faudrait mettre en évidence un cas de double désintégration bêta sans émission de neutrino. Le projet EXO-200 a été mis sur pied à cette fin; il est notamment soutenu par le Fonds national suisse de la recherche scientifique (FNS).

Après deux années de mesure, les chercheurs n’ont pour l’instant observé aucun cas de cette désintégration très rare. Plusieurs expérimentations récentes sur les neutrinos ont montré que la demi-vie de la double désintégration bêta pourrait être «supérieure à 10²⁵ années». L’équipe de recherche EXO-200 est pour sa part arrivée à une valeur de 1,1 x 10²⁵ années, pour un niveau de confiance de 90%.

Sensibilité élevée

Au cours des deux premières années d’exploitation de l’installation EXO-200, il a été procédé à différentes améliorations et la résolution des mesures a été portée à 1,9 x 10²⁵ années. L’équipe espère être en mesure de poursuivre l’expérience grâce à la sensibilité élevée du dispositif. D’après le physicien David Waters de l’University College de Londres, EXO-200 est en effet un des détecteurs les plus sensibles dans ce domaine. Et bien que jusqu’à maintenant il n’a enregistré aucun signal correspondant à une double désintégration bêta sans neutrino, les projets tels qu’EXO permettent de faire progresser la recherche dans les régions propices à l’observation de cas rares d’oscillation du neutrino.

EXO-200 n’est pas la seule expérience portant sur l’oscillation du neutrino. M. Waters cite ici également les expériences SNO+, menée au Canada, ou encore Super Neutrino Ettore Majorana Observatory (SuperNEMO), menée en France et à laquelle il participe. En outre, l’objectif est de mettre sur pied la version supérieure à EXO-200: EXO.

Protégée du rayonnement dans les profondeurs du sol

Afin de protéger au mieux l’installation de mesure contre les rayons cosmiques et autres perturbations, l’expérience EXO-200 est menée dans une mine de sel souterraine de la commune de Carlsbad, dans l’Etat américain du Nouveau Mexique. La mine abrite également un dépôt pilote de gestion des déchets radioactifs, exploité par le Département américain de l’énergie (DOE): le Waste Isolation Pilot Plant (WIPP).