Les neutrinos se déplacent-ils en lignes droites ? | Les scientifiques réagissent | Science

En réponse à la question, oui, nous pourrions dire que les neutrinos voyagent en ligne droite depuis la source dans laquelle ils ont été produits. C’est d’ailleurs ce qui les rend attractifs, entre autres, pour l’astrophysique. Le fait qu’ils ne s’écartent pas de l’endroit où ils ont été générés nous renseigne sur l’endroit où se trouve la source. Si nous parvenons à détecter les neutrinos produits lors de l’explosion d’une supernova, nous pourrions savoir où cette supernova s’est produite. Ce serait une réponse courte, mais il est nécessaire de l’expliquer en détail car ce n’est pas si simple.

Les neutrinos sont des particules fondamentales, sans charge électrique et très petites – si petites qu’on a cru un temps qu’elles n’avaient pas de masse –, elles interagissent donc faiblement avec la matière. Lors des réactions nucléaires à l’intérieur des étoiles, différentes particules telles que des photons ou des neutrinos sont produites. Contrairement aux photons qui, bien qu’ils n’aient ni charge ni masse, se comportent comme s’ils interagissaient avec la matière, les neutrinos s’échappent en suivant une trajectoire rectiligne sans interagir avec elle.

Cela se produit à l’intérieur d’une étoile, mais que se passe-t-il dans l’univers ? Dans le cosmos, les neutrinos se déplacent de la même manière. Comme ils n’ont aucune charge, ils n’interagissent pas avec des champs électromagnétiques qui pourraient les détourner de leur trajectoire, et il est également très peu probable qu’ils interagissent avec la matière en raison de leur faible masse. C’est pourquoi on dit que les neutrinos se déplacent en lignes droites, car ils n’interagissent pas avec le reste de la matière de l’univers. Cela arrive également à d’autres particules, comme les rayons cosmiques, qui interagissent avec les champs électromagnétiques ou les photons.

Les neutrinos pourraient interagir avec la matière grâce à la force de gravité. Cependant, bien qu’ils aient une masse, celle-ci est si petite que même si vous rencontrez un objet très massif qui courbe considérablement l’espace-temps, comme un trou noir supermassif, la probabilité d’interaction est pratiquement négligeable.

Il faut cependant préciser qu’ils se déplacent en ligne droite car l’espace-temps de l’univers n’est pas plat, mais courbé en raison de la matière qu’il contient. En tenant compte de cette courbure, les neutrinos se déplacent en réalité le long de lignes géodésiques (qui constituent le chemin le plus court joignant deux points sur une surface donnée). C’est quelque chose d’analogue à ce qui se passe avec la trajectoire des avions à la surface de la Terre : ils ne suivent pas de lignes droites entre, par exemple, Madrid et New York, mais ils s’écartent traditionnellement vers le nord lorsqu’ils traversent l’océan Atlantique en raison de la courbure de la Terre. Bien entendu, si l’on se limite à une petite région de l’univers sans grandes masses, ce qu’on appelle l’espace de Minkowski, la courbure est minime et la ligne géodésique coïncide avec un chemin rectiligne.

En résumé, pour répondre à cette question, je dirais que les neutrinos se déplacent le long de lignes géodésiques qui, en l’absence de grandes masses courbant considérablement l’espace-temps, comme les trous noirs supermassifs, coïncident avec des trajectoires en ligne droite.

Et ce mouvement rectiligne des neutrinos est précisément l’une des propriétés qui les rend si intéressants pour l’astronomie. Cela et ce sont des particules très rapides. On pense qu’ils se déplacent à des vitesses très proches de celle de la lumière. En fait, certaines études ont affirmé qu’elles pourraient le surmonter, même si les résultats ont été très contestés. Parce qu’ils sont si rapides et qu’il n’y a rien pour les dévier, ils atteignent la Terre avant les photons. Et cela, par exemple, détecter une explosion de supernova est très important. Les personnes qui font des recherches avec des détecteurs de neutrinos – comme Super-Kamiokande, situé au Japon et où je travaille – sont préparées de manière à pouvoir déclencher une alerte en quelques secondes en cas d’explosion d’une supernova. Il suffit de détecter les neutrinos et d’indiquer aux télescopes, tant terrestres que spatiaux, où ils doivent pointer pour observer le phénomène dès le début de l’explosion.

Nataly Ospina Escobar Elle est chercheuse au Département de Physique Théorique de l’Université Autonome de Madrid.

Question envoyée par email par Il y a Cobo.

Coordination et rédaction : Victoria Toro.

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