Les neutrinos changent entre les saveurs électron, muon et tau au cours de leur propagation.Les oscillations de saveur des neutrinos sont le phénomène de mécanique quantique par lequel les neutrinos basculent entre leurs trois types—électron, muon et tau—au cours de leur propagation dans l'espace. Cela se produit parce que les états de masse du neutrino ne coïncident pas avec ses états de saveur, ce qui engendre un motif d'interférence quantique. Cet effet explique pourquoi les détecteurs sur Terre observent moins de neutrinos solaires que prévu : beaucoup ont changé de saveur au moment de leur arrivée.
L'idée a été proposée par Bruno Pontecorvo en 1957, inspirée par les oscillations des kaons. Le problème des neutrinos solaires, observé pour la première fois dans les années 1960, a été définitivement expliqué par les oscillations au début des années 2000 grâce à l'Observatoire de neutrinos de Sudbury.
Un neutrino naît dans une interaction faible avec une saveur définie, mais il s'agit d'une superposition de trois états de masse. Au cours de sa propagation, chaque état de masse acquiert une phase légèrement différente, et l'interférence entre eux provoque l'oscillation de la composition en saveurs. La probabilité de trouver une saveur donnée dépend de la distance parcourue, de l'énergie du neutrino et des angles de mélange entre les états de masse et de saveur. Dans un milieu dense, comme à l'intérieur du Soleil ou d'une supernova, le motif d'oscillation est modifié par les interactions avec les électrons—l'effet MSW.
Les oscillations de neutrinos sont utilisées pour sonder l'intérieur du Soleil, étudier la dynamique des supernovae et rechercher des différences entre neutrinos et antineutrinos qui pourraient expliquer l'asymétrie matière-antimatière de l'univers.
Les neutrinos peuvent changer de saveur même dans le vide, mais traverser le noyau dense de la Terre peut 'résonner' l'oscillation, augmentant considérablement la probabilité d'un changement de saveur—un phénomène exploité par les expériences à longue ligne de base.
| P | variable | Survival probability of electron antineutrinos — probabilité |
| \theta_{12} | variable | Solar mixing angle — mixing angle |
| \Delta m_{12}^2 | variable | Mass-squared difference between mass eigenstates 1 and 2 — mass squared difference electronvolt squared |
| L | variable | Distance traveled by the neutrino — distance metre |
| E | variable | Neutrino energy — énergie joule |
| \sin^2 | opérateur | Square of the sine function — sine squared |
