En Allemagne, la plus grosse balance au monde pèse les neutrinos

« Katrin » a déjà fourni une meilleure estimation de la masse de la plus légère des particules. L’expérience doit se poursuivre.

Par Publié aujourd’hui à 18h00

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Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN), en Allemagne.

Karlsruhe Tritium Neutrino Experiment (KATRIN), en Allemagne. KIT

La plus grosse balance du monde a effectué sa première pesée. A Karlsruhe (Allemagne), « Katrin« , 200 tonnes, 70 m de long et 10 de haut, est chargée d’estimer la masse de la plus légère des particules, le neutrino. Celui-ci, produit notamment par le Soleil, est néanmoins très discret, sans charge électrique et quasiment sans interaction avec la matière. C’est surtout un poids plume, probablement dix millions de fois plus léger qu’un électron unique, mais qui a joué un rôle crucial dans l’histoire de l’Univers. Or, ce rôle exact dépend de la masse du neutrino, qui reste inconnue. D’où la réalisation de cette « balance » géante, imaginée en 2001 et construite par 150 personnes originaires de sept pays, majoritairement l’Allemagne et les Etats-Unis, et à laquelle participe le CEA en France.

Le 13 septembre lors d’une conférence au Japon, Guido Drexlin, le porte-parole de Katrin, a présenté les premières mesures réalisées durant quatre semaines en avril-mai. Le résultat, soumis à une revue scientifique, est déjà plus de deux fois meilleur que les expériences antérieures. Le neutrino étudié pèserait moins de 1,96×10–33 gramme, la précision actuelle de la balance. C’est-à-dire que le « fléau » n’a pas bougé sous l’effet des neutrinos et donc que ces derniers ont une masse inférieure à la sensibilité de Katrin.

« Beaucoup d’obstacles technologiques »

« Ce que j’attendais depuis plus de dix-huit ans dans ma vie scientifique se réalise, affirme Guido Drexlin. Nous avons surmonté beaucoup d’obstacles technologiques. Je me sens comme un alpiniste qui est enfin au sommet d’une montagne après une longue et dure ascension, rêvant toujours d’y être. Je suis content de tous ceux qui ont grimpé ensemble, car ce n’est pas une ascension en solitaire, et je suis content de l’équipement “escalade” que nous avons dû développer pour atteindre le sommet : il a fait exactement le travail, sans aucun échec. Un seul échec, comme en alpinisme, aurait pu être désastreux pour l’expérience », poursuit-il, lyrique.

« En très peu de jours on a amélioré l’état de l’art, donc nous avons bon espoir de continuer à faire mieux », souligne Thierry Lasserre, chercheur au CEA et membre de la coopération. Ce ne sera pas si simple, même si le principe de l’expérience l’est. Un noyau radioactif, le tritium, apparenté à l’hydrogène, se désintègre en émettant notamment un électron et un neutrino. Si l’on connaît l’énergie initiale du tritium et si l’on mesure l’énergie exacte de l’électron, alors, par différence, on déduit l’énergie, donc la masse du neutrino. Guido Drexlin, toujours très métaphorique, expliquait au Monde en décembre 2013 : « C’est comme jouer au minigolf ! Nous mettons l’équivalent d’une bosse devant les électrons émis. Ceux qui n’ont pas assez d’énergie repartent en arrière. Les autres passent l’obstacle, et nous les détectons derrière. » Afin d’améliorer la précision, les chercheurs devront notamment contrôler les nombreux électrons parasites de cet environnement de métal et d’électronique.