Un essaim de lucioles ne se heurte presque jamais, mais change de couleur de manière synchrone en échangeant des signaux. C'est ainsi que se comportent les neutrinos dans les flux denses provenant d'étoiles en effondrement : ils se transforment collectivement d'un type à un autre, alors qu'individuellement ils interagissent très faiblement. Bardeen, Cooper et Schrieffer ont montré autrefois que les électrons dans un métal peuvent former des paires et s'écouler sans résistance — c'est la supraconductivité. Mais les neutrinos, obéissant à des lois similaires, peuvent-ils créer de tels duos stables ?
Dans une nouvelle étude, des physiciens ont démontré que, avec les interactions faibles ordinaires, les paires de neutrinos ne se forment pas. Pour cela, il faut une coupure nette dans la distribution des particules selon leur impulsion — comme pour les électrons à la surface de Fermi dans un métal (le niveau au-dessus duquel tous les états sont vides). C'est comme un tramway où toutes les places assises sont occupées et les places debout sont vides, avec une frontière absolument nette entre les deux. Dans un nuage réel de neutrinos, une telle frontière n'existe pas : les particules remplissent les états de manière lisse, sans sauts. Mais si l'on divise artificiellement l'énergie en niveaux discrets, comme dans les simulations informatiques, de fausses coupures apparaissent et le modèle prédit un appariement. C'est comme remplacer une colline par des marches : on peut trébucher sur chaque marche, alors que la pente réelle est lisse.
Les auteurs avertissent : la discrétisation du spectre dans les calculs numériques peut tromper, en engendrant une superfluidité de neutrinos qui n'existe pas. Dans la limite continue, comme en physique réelle, les instabilités de paires disparaissent. Ainsi, la nature évite le « mariage des neutrinos » — du moins dans le cadre du modèle standard.
Chaque seconde, environ cent milliards de neutrinos provenant du Soleil traversent votre ongle, mais au cours d'une vie, un seul d'entre eux pourrait interagir avec un atome de votre corps.
Dans le roman « Solaris » de Stanislas Lem, l'océan manifeste un comportement collectif rappelant les oscillations des neutrinos, où les particules se synchronisent sans contact direct.