logo Essonne

Les neutrinos, Einstein et le doute scientifique...

  • Posté le : Lundi 24 Octobre 2011
  • |
  • par : L. Salters

Récemment, une équipe de chercheurs du CNRS a émis l’hypothèse que ces particules iraient plus vite que l’horizon a priori indépassable de la vitesse de la lumière.

Laboratoire du Gran Sasso en ItalieLaboratoire du Gran Sasso en Italie. Dispositif d’étude du neutrino.


© Massimo Brega / LookatSciences

Il n’y a pas de façon gracieuse de tomber”, analyse avec malice Stavros Katsanevas, professeur à l’Université Paris 7 et directeur adjoint de l’Institut de physique des particules. Son commentaire est un résumé imagé mais bien réel du mois fou que vient de connaître toute une partie de la communauté scientifique. Le 22 septembre, une équipe travaillant dans le cadre du projet international OPERA (dédié à l’observation des neutrinos) présentait au monde des conclusions qui... produisent du doute !  Elle a montré que les neutrinos, ces particules élémentaires de masse pratiquement nulle engendrées par des processus cosmiques, réactions nucléaires ou faisceaux de particules, dépasseraient la vitesse de la lumière.
Cette équipe était emmenée par Dario Autiero, de l’Institut de physique nucléaire de Lyon. Stavros Katsanevas avait la responsabilité pour le CNRS des scientifiques qui ont effectué ces travaux.
Les réactions du monde entier se sont immédiatement fait connaître. “Certaines étaient d’ailleurs très violentes”, confie Stavros Katsanevas. Sans doute les réactions de rejet sont-elles à mettre au compte de l’énormité de l’annonce. Car si les calculs se confirment dans les semaines qui viennent, c’est tout un champ théorique de la science qu’il va falloir rebâtir.

En 1905, Einstein a montré, dans le cadre de sa théorie restreinte de la relativité, que la vitesse de la lumière (exactement 299 792, 458 km/s) était indépassable. La raison : il faudrait une énergie infinie pour y parvenir. En effet, pour un objet, plus sa vitesse de déplacement est importante, plus l’énergie nécessaire pour rendre possible son accélération est importante. Et ainsi de suite pour lui permettre de continuer à accélérer, jusqu’à la limite représentée par la vitesse de la lumière. En fait, c’est l’efficacité de la force appliquée pour propulser l’objet qui diminue. Il faut donc toujours plus d’énergie. A titre d’exemple, imaginez un cycliste qui pédale dans une descente. Au fur et à mesure qu’il prend de la vitesse, la force qu’il fournit avec ses jambes est de moins en moins utile, la vitesse l’emporte. Il doit donc changer de braquet pour augmenter la puissance de son pédalage et continuer à prendre de la vitesse dans la descente.

Travailler en aveugle

Les neutrinos de l’expérience, eux aussi, ont changé de braquet ! Le projet OPERA est notamment dédié à l’observation d’un faisceau de ces particules produit par les accélérateurs du CERN à Genève. Le faisceau est détecté 730 km plus loin, dans le laboratoire souterrain de Gran Sasso en Italie. Cette distance est parcourue en 2,4 millisecondes. Mais à Grand Sasso, des neutrinos arrivant 60 nanosecondes plus tôt ont été détectés. Comme souvent en sciences, c’est en effectuant un travail recherche particulier que les scientifiques ont trouvé... autre chose.

Au départ, les équipes ont travaillé en aveugle, raconte Stavros Katsanevas. Quand on cherche quelque chose de sensible, on fait parfois ce type d’analyse. Pendant trois ans, ils ont pris leurs mesures, en évitant délibérément de mettre bout à bout tous les éléments qui conduisent au résultat final. C’est une façon de se protéger de soi-même des biais subjectifs : on analyse seulement une partie des données sans connaître le résultat final. C’est seulement à la fin qu’on examine la totalité. C’est ce que les chercheurs ont fait en mars derniers, ils ont “ouvert la boîte”. C’est là qu’ils ont commencé à se rendre compte que les données indiquaient une vitesse du neutrino supérieure à la vitesse de lumière. Ils ont alors passé plusieurs mois à faire des contrôles sans trouver d’erreur évidente. S’est posée alors la question de savoir comment on allait annoncer cela. Car c’est énorme !

Tout de suite, les équipes ont décidé de ne pas adopter une attitude classique. Ce qu’ils ont mis en avant, c’est leur doute. “Nous avons décidé de communiquer sur une anomalie”, renchérit Stavros Katasnevas. Trois évènements ont alors été mis en place : un communiqué de presse du CERN et du CNRS annonçant la nouvelle, une conférence donnée par Dario Autierio au CERN et la mise en ligne des données sur le site ArXiv de l’université de Cornell à New York (site qui propose les données brutes de recherches en libre accès). “Pour moi, c’était fascinant, insiste Stavros Katsanevas. C’était une façon de montrer que la science est une activité ouverte, voire citoyenne”. Et le chercheur de conclure : “Cela ne nuit pas à la science, au contraire”. Comme quoi faire de la recherche, c’est aussi savoir bien la communiquer. Car au-delà du résultat, c’est aussi la manière originale, posée et réfléchie avec laquelle l’annonce a été faite, sans cacher les doutes, qui a étonné certains scientifiques.