Les neutrinos pèsent 0,8 électronvolt, au maximum

Les données publiées dans la revue spécialisée Nature Physicsdéduisent même une limite supérieure de leur masse de 0,8 eV. «La communauté de la physique des particules est ravie que la barrière de 1 eV ait été franchie par Katrin», a déclaré le KIT pour reprendre les paroles de l’expert sur les neutrinos participant à l’expérimentation, John Wilkerson, de l’Université de Caroline du Nord.

En cosmologie, les neutrinos jouent un rôle clé dans la formation de structures à grande échelle. Ils occupent également une place importante dans le domaine de la physique des particules, car leur masse très réduite indique la présence de nouveaux processus physiques au-delà des théories actuelles. Sans une mesure de la masse des neutrinos, notre compréhension de l’Univers serait incomplète.

L’expérience Katrin, qui regroupe des partenaires en provenance de six pays, intervient ici en tant que balance la plus sensible au monde pour les neutrinos. KATRIN utilise la désintégration bêta du tritium pour déterminer la masse du neutrino via la distribution d’énergie des électrons libérés lors du processus de désintégration. Cette mesure de précision nécessite un effort technologique considérable: l’expérience de 70 m de long abrite la source de tritium la plus intense au monde et un spectromètre géant permettant de mesurer l’énergie des électrons de désintégration avec une précision sans précédent. Suite aux premiers résultats publiés en 2019 la qualité des données a été continuellement améliorée au cours des deux dernières années.

D’autres mesures permettront d’améliorer la sensibilité
Les chercheurs participant au projet Katrin décrivent les objectifs à venir: «Les mesures de la masse des neutrinos se poursuivront jusqu’à la fin de 2024. Afin d’exploiter pleinement le potentiel offert par cette expérimentation unique, non seulement nous continuerons d’augmenter la quantité des données des évènements du signal, mais nous développerons et installerons aussi de manière continue des améliorations afin d’atténuer le bruit de fond». Le développement du nouveau système de détection Tristan, à l’aide duquel Katrin se lancera à la recherche de neutrinos «stériles» dans la plage de masse du keV à partir de 2025, joue un rôle spécifique à cet égard. Ces neutrinos stériles seraient en effet des candidats potentiels à la mystérieuse matière noire qui s’est déjà manifestée dans de nombreuses observations astrophysiques et cosmologiques, et dont la nature sur le plan de la physique des particules reste toutefois inconnue.