Le temps dans les oscillations des neutrinos : peut-on attraper la violation ? express

Les neutrinos sont de minuscules particules qui, chaque seconde, traversent nos corps par milliards sans toucher un seul atome. Ils possèdent une propriété mystérieuse : en chemin depuis le Soleil ou un accélérateur, ils peuvent changer de type, ou de « saveur » — par exemple, passer de neutrino électronique à neutrino muonique. Cette transformation, appelée oscillation, dépend de la distance parcourue par la particule et de son énergie.

Habituellement, les physiciens vérifient si la symétrie du temps est violée en comparant le comportement des neutrinos et de leurs antiparticules, les antineutrinos. Mais les auteurs de cette nouvelle étude proposent une autre voie : ne considérer que les neutrinos et observer comment la probabilité de transformation d'un neutrino muonique en neutrino électronique varie avec la distance au détecteur. Si cette probabilité dépend de la distance de manière asymétrique — c'est-à-dire que le tableau diffère selon qu'on va de l'avant ou de l'arrière — alors le temps « s'écoule » différemment pour les neutrinos.

Les calculs pour deux futures expériences — DUNE aux États-Unis et T2HK au Japon — montrent qu'ensemble, elles pourraient détecter une telle violation avec une fiabilité d'environ 4 sigma. DUNE fonctionne mieux en mode neutrinos uniquement, tandis que T2HK excelle dans la comparaison neutrinos-antineutrinos. Le deuxième maximum d'oscillation, que DUNE observera, joue un rôle clé : c'est là que l'effet est le plus marqué. L'énergie optimale des neutrinos pour cette recherche se situe entre 0,68 et 0,92 gigaelectronvolts, soit environ l'énergie de particules accélérées dans un petit accélérateur.

Une telle découverte aiderait à déterminer plus précisément la phase CP, une grandeur qui décrit à quel point les propriétés de la matière et de l'antimatière diffèrent. Pour l'instant, elle n'est connue qu'approximativement, et de nouvelles données pourraient réduire l'incertitude. Et surtout, cela confirmerait qu'au niveau le plus fondamental, le temps n'est pas tout à fait réversible.