Neutrinos plus rapides que la lumière, une illusion d'optique ?

 

Des particules peuvent-elles aller plus vite que la lumière ? La question, quelque peu hérétique, agite la communauté des physiciens depuis qu'une expérience internationale, Opera, a annoncé avoir détecté un tel comportement sur des neutrinos, des particules quasi sans masse, dans leur parcours à travers la croûte terrestre entre la Suisse et l'Italie (Le Monde du 24 septembre). "Nous n'arrivons pas à lire toutes les explications mises en ligne par les collègues : nous n'aurions plus le temps de travailler !", s'amuse Dario Autiero, le responsable, au CNRS, des mesures qui ont conduit à l'étonnant résultat d'Opera.

En quinze jours, plus de 60 propositions ont été déposées sur un site Web destiné à accueillir les articles avant leur soumission éventuelle à des revues scientifiques. Du jamais-vu. Certains d'entre eux ont vite été critiqués, comme celui de Carlo Contaldi, qui avait mal compris comment les horloges suisses et italiennes sont synchronisées afin de mesurer correctement le temps de vol des neutrinos. Ou de John Costellas, l'un des rares à n'avoir pas publié sur ce site collectif son article, pour lequel il a lui-même annoncé un démenti.
Mais tout n'est pas à jeter. On peut distinguer trois catégories d'articles. Ceux qui prennent pour argent comptant le résultat et l'interprètent en "recyclant" des théories ou modèles pas encore établis (énergie noire, théorie des cordes…). Ceux qui cherchent l'erreur. Et ceux, les plus intéressants, qui suggèrent des tests ou des interprétations alternatives. La priorité est en effet d'être sûr du résultat avant de bouleverser la physique.
Parmi eux, le Prix Nobel de physique 1979, Sheldon Glashow, tente un raisonnement par l'absurde. Avec de telles vitesses, les neutrinos auraient dû, sur leur chemin, perdre quelques plumes en créant des paires de particules. A l'arrivée, leur énergie n'aurait pas dû être celle qui a été mesurée en Italie. Quelque chose cloche donc dans l'estimation de la vitesse globale. Mais cela ne dit pas quoi.
Sur ce plan, l'étau semble se resserrer autour du point de départ des neutrinos. Opera ne mesure en effet pas, comme des juges arbitraires, le départ et l'arrivée d'un seul neutrino, mais d'un paquet. Or la forme exacte de ce paquet et l'énergie des neutrinos à l'intérieur ne sont pas précisément connues. Cela laisse la place à diverses interprétations.
Gilles Henri, de l'Institut de planétologie et d'astrophysique à Grenoble, a ainsi estimé que quelques pourcent d'erreur sur l'énergie des neutrinos suffiraient à expliquer l'effet sur la vitesse, "sans physique exotique", écrit-il dans son article.
D'autres suggèrent de réduire la taille des paquets de neutrinos afin de limiter un éventuel biais statistique. "Nous allons prochainement le faire et nous allons aussi ajouter un détecteur au départ pour mieux connaître la forme de ces paquets", explique Dario Autiero : le travail continue.
Une autre proposition a attiré l'attention et pourrait être rapidement testée. Si les neutrinos, pour une raison encore vague, n'étaient pas envoyés comme des boulets mais comme une seule onde, un effet pourrait expliquer l'anomalie de vitesse, selon Ram Brustein et Dimitri Semikoz, du laboratoire Astroparticules et cosmologie (APC, université Paris-VII). Groupés comme un seul homme dans une onde, les neutrinos interagiraient avec la matière au point de modifier non leur vitesse d'ensemble mais la vitesse de déformation de leur onde. Et cette vitesse, appelée vitesse de phase, peut très bien être plus rapide que la lumière, comme cela a déjà été observé dans le domaine de l'optique par exemple.
Cela ne contrarie pas la théorie d'Einstein, car cet effet ne permet pas de transporter d'information. "C'est une idée intéressante, originale, et qui ne met pas tout par terre. Il faut la regarder sérieusement", constate Pierre Binétruy, le directeur de l'APC. En plus, elle est "facilement" testable. S'il y a deux fois moins de neutrinos au départ, l'effet sur leur vitesse serait quatre fois plus faible. Et justement, dans leurs archives, les chercheurs d'Opera ont quelques paquets de ce genre.
David Larousserie
Le monde