Les scientifiques, dans l’ordre des hypothèses de travail, ont annoncé une observation étonnante réalisée à l’aide du détecteur de neutrinos «SuperKamiokande». L'analyse des informations recueillies au cours des 18 dernières années montre que les neutrinos produits à la suite de réactions nucléaires au cœur du Soleil changent de caractéristique pour atteindre le côté non éclairé de la Terre.
Les neutrinos sont les «fantômes» du monde quantique qui n'ont pas de charge électrique. Leur masse est extrêmement réduite et ils se déplacent à la vitesse de la lumière. Les neutrinos interagissent si faiblement avec la matière qu'ils peuvent traverser toute une planète d'un bord à l'autre sans se heurter à rien. Ils ne sont capables que d'une interaction nucléaire faible.
Bien qu'il semble que de telles caractéristiques rendent la poursuite de la particule impossible, les physiciens ont mis au point des moyens pour enregistrer les collisions directes du neutrino invisible avec la matière terrestre.
Dans le cas du détecteur SuperKamiokande, une énorme mine située sous une montagne à 300 km de Tokyo était remplie de 50 000 tonnes d’eau ultrapure et des milliers de détecteurs étaient placés sur les murs de la mine. Parfois, quand une collision directe d'un neutrino et d'une molécule d'eau se produit, un électron ou un muon de haute énergie se forme. À la suite de collisions de particules, l’effet Vavilov - Cherenkov apparaît. C'est ce bref éclair de rayonnement électromagnétique qui est fixé par les capteurs. Si la capacité en eau est suffisamment grande, il est statistiquement probable que le nombre de collisions enregistrées sera suffisant pour créer une sorte de "télescope à neutrinos" (bien que, d’un point de vue technique, ce ne sera en grande partie pas un télescope, mais un détecteur de particules). Malgré le fait que dans l’univers ces particules neutres soient abondantes, dans notre région du cosmos, la principale source de neutrinos est le soleil.
Il existe trois types de neutrinos qui diffèrent par leurs propriétés: électron, tau et muon. En raison de la bizarrerie du monde quantique, les neutrinos peuvent osciller, passant d’un type à l’autre. La nature de cette oscillation depuis des décennies a fait l’objet de nombreuses études dans le domaine de la physique nucléaire.
Le fait le plus surprenant à propos des arômes de neutrinos est que «SuperKamiokande» ne peut capturer que les neutrinos électroniques. Pendant longtemps, la raison pour laquelle il y a beaucoup moins de neutrinos solaires dans le champ de vision du détecteur que le modèle scientifique le prédit. Il se trouve que les neutrinos électroniques (la présence de dispositifs capables de s'enregistrer) qui traversent l'espace interplanétaire oscillent dans les neutrinos muons et tau (qui ne peuvent pas être détectés), ce qui explique les écarts de nombres.
Les scientifiques disent qu'environ la moitié des neutrinos électroniques, dont l'énergie est de 2 MeV et moins, modifient leur particularité sans atteindre la Terre. Les neutrinos à haute énergie oscillent encore plus souvent. La tendance est que plus l'énergie des neutrinos est élevée, moins la particule sera détectée. Un comportement aussi étrange du neutrino s'appelle «l'effet Mikheev-Smirnov-Wolfenstein». Il a été découvert en 1986 par les physiciens soviétiques Stanislav Mikheev et Alexei Smirnov, qui ont mené des recherches basées sur les travaux du théoricien américain Lincoln Wolfenstein de 1978. L'effet MRV suggère également que les oscillations se produisent dans la direction opposée. Lorsque les neutrinos muon et tau se déplacent sur notre planète, ils peuvent interagir avec les électrons entrant dans la composition de la matière dense de la Terre. En conséquence, les neutrinos peuvent revenir au type électronique. Et il semble que le détecteur “SuperKamiokande” ait réussi à corriger cet effet en action.
Après avoir analysé toutes les données collectées au cours de 18 années d’observation, les physiciens ont constaté que, pendant la nuit, le nombre de neutrinos détectés augmentait de 3, 2%. Lorsque le soleil n'éclaire pas le côté de la Terre où se trouve le détecteur, les particules doivent traverser la planète avant d'entrer dans son champ de vision. Dans l'après-midi, les neutrinos solaires atteignent le détecteur immédiatement après avoir parcouru une certaine distance dans l'espace (et 10-15 km de l'atmosphère). Tout indique que lors de la traversée de notre planète, les neutrinos muon et tau sont affectés par l'effet du MW.
Néanmoins, les chercheurs recommandent de ne pas faire de déclarations trop fortes. La signification statistique de telles conclusions ne permet pas de les qualifier de découverte, ni ne permet de les considérer comme la preuve ultime que les effets de la matière première sont soumis à l'effet neutrino. La signification statistique des résultats de la recherche est de 2,7 σ, c'est-à-dire qu'ils présentent un intérêt pour la communauté scientifique, mais ils ne peuvent être considérés comme une découverte. On ne peut parler de découverte que lorsque l'indicateur de signification statistique atteint 5σ. Il semble que pour atteindre un tel coefficient, nous avons besoin d’un détecteur plus grand. Heureusement, la construction de «HyperKamiokande» est déjà planifiée, ce qui pourrait même permettre d’utiliser les modifications des odeurs de neutrinos pour mesurer la densité de la roche.
Le détecteur de neutrinos «HyperKamiokande» sera 25 fois plus grand que le «SuperKamiokande», ce qui nous permettra d'obtenir beaucoup plus de données », a déclaré David Wark, analyste des neutrinos à l'Université d'Oxford (qui n'a pas participé à cette étude). "Je ne suis pas sûr que sa taille suffira à mesurer la densité des différentes couches de la Terre avec une précision intéressante pour la science, mais dans tous les cas, nous travaillerons dans cette direction."
