La vitesse de la lumiére, enfin, dépassée ?

Physique: des neutrinos plus rapides que la lumière?

 

C’est un résultat potentiellement révolutionnaire pour la physique, qui ferait vaciller Einstein sur son piédestal: des particules iraient plus vite que la lumière.. Prudents, les chercheurs qui ont obtenu ce résultat le soumettent à l’avis de leurs confrères.

Wolfgang Ernst Pauli (1900-1958) Physicien autrichien. Il a postulé pour la première fois l'existence du neutrino ( petit neutre, en italien) en 1930. Le neutrino ne connaitra sa mise en évidence expérimentale qu'en 1956.

Détecteur de neutrinos de l’expérience OPERA: les “murs” remplis des briques avec lesquelles les particules doivent interagir. (OPERA/Gran Sasso Laboratory)

  • Ce sont 60 nanosecondes -60 milliardièmes de seconde- qui risquent de mettre la physique dans tous ses états, bouleversant la théorie de la relativité restreinte énoncée en 1905 par Albert Einstein. Une expérience menée depuis plusieurs années entre le Cern et le laboratoire de Gran Sasso, en Italie, montrerait en effet pour la première fois qu’une particule élémentaire voyage plus vite que la lumière. Or selon la théorie fondatrice d’Einstein, rien ne peut aller plus vite que la lumière dans le vide.

Les fauteurs de trouble sont des neutrinos, ces particules «fantômes» qui traversent la matière sans interagir avec elle (lire Le neutrino, une particule insaisissable et facétieuse). Nous sommes traversés en permanence par des dizaines de milliards de neutrinos solaires. Dans le cadre de l’expérience internationale OPERA, un détecteur souterrain de neutrinos a été construit dans le massif des Abruzzes, en Italie. Il détecte et observe un faisceau de neutrinos produits par le laboratoire de physique du Cern, en Suisse, à 730 km de là.

(© CNRS Photothèque / FADAY, Jean-Marc)

Les photons, particules de la lumière, parcourent la distance en 2,4 millisecondes. Les physiciens d’OPERA, dont Dario Autiero, chercheur du CNRS à l’Institut de physique nucléaire de Lyon (IPNL), ont pourtant observé des neutrinos qui arrivaient plus vite. Sur 730 km ils auraient une avance de 20 mètres sur les photons s’ils faisaient la course, soit un gain de 60 nanosecondes sur le parcours. Des résultats très perturbants, obtenus après observation de plus de 15.000 neutrinos.

Pour valider leurs observations, Autiero et ses collègues ont mobilisé des spécialistes de la métrologie du Cern. Les distances et les durées ont été vérifiées à l’aide de GPS et d’horloges atomiques, pour aboutir à une marge d’incertitude de 20 cm sur les 730 km qui séparent le Cern du Gran Sasso ; et une précision de 10 nanosecondes sur les 60 qui créent l’anomalie.

«Après des mois d’études et de recoupements, nous n’avons découvert aucun effet dû aux instruments qui pourrait expliquer le résultat de la mesure, précise le porte-parole d’OPERA, Antonio Ereditato, de l’Université de Berne (Suisse), sur le site du Cern. Les chercheurs de la collaboration OPERA vont poursuivre leurs études, mais nous attendons également avec impatience des mesures indépendantes qui permettront d’évaluer pleinement la nature de cette observation.»

Les chercheurs ont soumis leurs résultats à la communauté des physiciens en les postant la nuit dernière sur site spécialisé arXiv.org.

Si le CERN confirme le resultat de cette experience du CNRS, la célébre formule d'Einstein, longue de 4m, qui se trouve depuis 2006 à Walk of Ideas (Promenade Des Idées) à Berlin, connaitra-t-elle le meme sort que le Mur non moins célébre de cette meme ville? Rappelons que la formule et le mur ont ete tous les 2 au centre de la guerre froide

Si ces résultats sont confirmés, la vitesse de la lumière -299.792.458 mètres par seconde- perdra son statut de record absolu et infranchissable. La célèbre équation E=mc2, qui relie l’énergie, la masse et la vitesse de la lumière dans le vide (le c de l’équation), devra-t-elle être réécrite ? Les physiciens d’OPERA demeurent prudents. «Les modifications qu’un résultat de ce type peut impliquer pour les lois de la physique peuvent être résumées comme une structure plus complexe de l’espace temps que celle qu’on assume dans la physique actuelle» explique Dario Autiero (voir la vidéo ci-dessous).

«Ces résultats remettent en cause beaucoup trop de choses dans la théorie générale de la relativité pour qu’on les accepte tels quels, réagit de son côté le physicien Yves Sacquin(IRFU/CEA). Il faut les prendre avec des pincettes, même si c’est une équipe de gens très sérieux qui a fait ces observations!»

D’autres expériences sur les neutrinos menées au Japon ou aux États-Unis permettront de confirmer ou d’infirmer les observations d’OPERA dans les mois ou les années qui viennent. Il faut encore patienter avant de réécrire la physique contemporaine !

Cécile Dumas.
Sciences et Avenir.fr du 23 09 11

NB: Le titre principal, les photos de Pauli et E=mc2 ainsi que les commentaires sont ajoutés par R.C.

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