La masse des neutrinos, une propriété fondamentale recherchée par des expériences comme les détecteurs antarctiques.La masse du neutrino est la masse intrinsèque de ces particules fantomatiques qui interagissent à peine avec la matière. Pendant des décennies, on a cru que les neutrinos étaient sans masse, mais la découverte des oscillations des neutrinos — où ils changent de saveur en se déplaçant — a prouvé qu'ils doivent avoir des masses minuscules mais non nulles. L'échelle absolue de ces masses reste inconnue, et sa détermination est l'un des problèmes ouverts clés de la physique des particules et de la cosmologie. Les masses des neutrinos sont si petites qu'on les décrit souvent comme « pesant un fantôme », et leurs valeurs exactes pourraient révéler une physique au-delà du Modèle standard.
La possibilité d'une masse pour le neutrino a été suggérée pour la première fois par Bruno Pontecorvo dans les années 1950, et la première preuve d'oscillations est venue de l'expérience Super-Kamiokande en 1998. L'échelle absolue de la masse est recherchée depuis les années 1980, l'expérience KATRIN fournissant les limites directes les plus strictes depuis 2019.
La masse du neutrino est mesurée indirectement par la cinématique de la désintégration bêta, où un noyau émet un électron et un neutrino. En mesurant précisément l'énergie maximale de l'électron émis, on peut déduire la masse du neutrino, car l'énergie totale doit être partagée entre les particules. Des expériences comme KATRIN utilisent un grand spectromètre pour analyser le spectre d'énergie des électrons près de son extrémité. Alternativement, les observations cosmologiques du fond diffus cosmologique et du regroupement des galaxies peuvent contraindre la somme des masses des neutrinos, car les neutrinos massifs suppriment la croissance des structures à petite échelle.
Connaître les masses des neutrinos aide à calibrer les modèles cosmologiques et pourrait guider la recherche de nouvelles particules, mais il n'y a pas encore d'applications technologiques directes ; l'impact principal se situe en physique fondamentale et en astrophysique.
La somme des masses des trois neutrinos est au moins un million de fois plus petite que la masse de l'électron, pourtant les neutrinos sont si abondants qu'ils pèsent collectivement plus lourd que toutes les étoiles de l'univers.
| Ω_ν | variable | Neutrino density parameter — density parameter |
| h | variable | Dimensionless Hubble constant — hubble constant dimensionless |
| Σ m_ν | variable | Sum of neutrino masses — neutrino mass sum electronvolt |
| 93.14 | constante | Numerical factor converting eV to density parameter — neutrino density conversion = 93.14 electronvolt |
| m^* | variable | Effective nucleon mass in the medium — masse effective kilogram |
| m | variable | Bare nucleon mass (in vacuum) — masse kilogram |
| \sigma | variable | Scalar meson field expectation value — champ scalaire |
| g_\sigma | constante | Coupling constant between nucleons and the scalar sigma meson — constante de couplage = varies (model-dependent) |
