L’expérience OPERA annonce une anomalie dans le temps de vol des neutrinos allant du CERN au Gran Sasso

Genève, le 23 septembre 2011. L’expérience OPERA1, qui observe un faisceau de neutrinos envoyé depuis le CERN2 à une distance de 730 km, au Laboratoire de l’INFN Gran Sasso, en Italie, présentera de nouveaux résultats à l’occasion d’un séminaire qui se déroulera au CERN cet après-midi à 16 heures (CEST). Ce séminaire sera retransmis sur le web à l’adresse : http://webcast.cern.ch. Les journalistes désirant poser des questions peuvent le faire sur twitter (#nuquestions) ou par les voies usuelles du Bureau de presse.

Le résultat d’OPERA se fonde sur l'observation de plus de 15 000 événements neutrino mesurés au Gran Sasso et semble indiquer que les neutrinos se déplacent à une vitesse 20 x 10-6 supérieure à celle de la lumière, la vitesse cosmique limite. Compte tenu de l’importance d’un tel résultat, des mesures indépendantes sont nécessaires avant qu’il puisse être infirmé ou confirmé. C’est pourquoi la collaboration OPERA a décidé de le soumettre à un examen critique public. Le résultat de la collaboration est disponible sur le serveur de prépublication arxiv.org : http://arxiv.org/abs/1109.4897.

La mesure de l’expérience OPERA contredit les lois biens établies de la physique, même s’il est vrai que la science progresse souvent en renversant les schémas reconnus. De nombreuses études ont été menées pour rechercher des écarts par rapport à la théorie de la relativité d’Einstein, sans qu’aucun indice ait jamais été découvert. Les importantes contraintes découlant de ces observations rendent improbables une interprétation de la mesure d’OPERA qui remettrait en cause la théorie d’Einstein et justifient d’autant plus la nécessité de procéder à des mesures indépendantes.

« Ce résultat est une surprise totale, souligne le porte-parole d’OPERA, Antonio Ereditato, de l’Université de Berne. Après des mois d’études et de recoupements, nous n’avons découvert aucun effet dû aux instruments qui pourrait expliquer le résultat de la mesure. Les chercheurs de la collaboration OPERA vont poursuivre leurs études, mais nous attendons également avec impatience des mesures indépendantes qui permettront d'évaluer pleinement la nature de cette observation. »

« Lorsqu’une expérience découvre un résultat apparemment incroyable et qu’aucun artefact dans la mesure ne permet de l’expliquer, il est d’usage de le soumettre à un examen critique public. Et c’est exactement ce que fait la collaboration OPERA. C’est là une bonne démarche scientifique, estime Sergio Bertolucci, directeur de la recherche du CERN. Si la mesure est confirmée, elle pourrait changer notre vision de la physique ; mais nous devons être sûrs qu’il n’existe pas d’autres explications, plus triviales.Il faudra pour cela des mesures indépendantes. »

Pour mener son étude, la collaboration OPERA s’est associée à des experts en métrologie du CERN et d’autres instituts afin de mesurer très précisément la distance entre la source et le détecteur, ainsi que le temps de vol des neutrinos. La distance entre l’origine du faisceau de neutrinos et OPERA a été mesurée avec une incertitude de 20 cm sur un trajet de 730 km. Le temps de vol des neutrinos a été déterminé avec une précision inférieure à 10 nanosecondes grâce à des instruments perfectionnés, notamment des systèmes GPS de pointe et des horloges atomiques. Le temps de réponse de tous les éléments de la ligne de faisceau du CNGS et du détecteur OPERA a également été mesuré avec une grande précision.

« La synchronisation établie entre le CERN et le Gran Sasso nous donne une précision de l’ordre de la nanoseconde et nous avons mesuré la distance entre les deux sites avec une précision de 20 cm, explique Dario Autiero, chercheur au CNRS, qui animera le séminaire de cet après-midi.Bien que nos mesures aient une incertitude systématique basse et une précision statistique élevée et que nous ayons une grande confiance dans nos résultats, nous sommes impatients de les comparer avec ceux d’autres expériences. »

« Les conséquences potentielles sur la science sont trop grandes pour qu’on tire immédiatement des conclusions ou qu’on tente des interprétations physiques. Ma première réaction est de dire que le neutrino continue de nous impressionner par ses mystères, » indique Antonio Ereditato. Le séminaire organisé cet après-midi invitera la vaste communauté des physiciens des particules à étudier de près le résultat d’OPERA.

L’expérience OPERA a été inaugurée en 2006, avec pour principal objectif d’étudier la transformation (oscillation) des neutrinos mu en neutrinos tau, qui est rare. Le premier de ces événements a été observé en 2010, démontrant les capacités exceptionnelles de l’expérience pour la détection des signaux insaisissables des neutrinos tau.


1. L’expérience OPERA a été conçue et est menée par une équipe de chercheurs originaires d’Allemagne, de Belgique, de Corée, de Croatie, de France, d’Italie, d’Israël, du Japon, de Russie, de Suisse et de Turquie. Il s’agit d’une entreprise scientifique complexe qui a été réalisée grâce au talent d’un grand nombre de scientifiques, d’ingénieurs, de techniciens et d’étudiants, et à la forte motivation des différents acteurs du projet. Nous mentionnons en particulier les laboratoires LNGS/INFN et CERN, ainsi que l’important appui financier apporté par l’Italie et le Japon et les contributions notables de l’Allemagne, de la Belgique, de la France et de la Suisse. La collaboration OPERA compte à ce jour 160 chercheurs issus de 30 instituts de 11 pays :

IIHE-ULB Bruxelles, Belgique; IRB Zagreb, Croatie; LAPP Annecy, France; IPNL Lyon, France; IPHC Strasbourg, France; Hambourg, Allemagne; Technion Haifa, Israël; Bari, Italie; Bologne, Italie; LNF, Italie, l’Aquila, Italie; LNGS, Italie; Naples, Italie; Padoue, Italie; Rome, Italie; Salerno, Italie; Aichi, Japon; Toho, Japon; Kobe, Japon; Nagoya, Japon; Utsunomiya, Japon; GNU Jinju, Corée; INR RAS Moscou, Russie; LPI RAS Moscou, Russie; ITEP Moscou, Russie; SINP MSU Moscou, Russie; JINR Doubna, Russie; Berne, Suisse; ETH Zurich, Suisse; METU Ankara, Turquie.

2. Le CERN, Organisation européenne pour la recherche nucléaire, est le plus éminent laboratoire de recherche en physique des particules du monde. Il a son siège à Genève. Ses États membres actuels sont les suivants: Allemagne, Autriche, Belgique, Bulgarie, Danemark, Espagne, Finlande, France, Grèce, Hongrie, Italie, Norvège, Pays-Bas, Pologne, Portugal, République slovaque, République tchèque, Royaume-Uni, Suède et Suisse. Un candidat à l’adhésion : la Roumanie. La Commission européenne, les États-Unis d'Amérique, la Fédération de Russie, l'Inde, Israël, le Japon, la Turquie et l'UNESCO ont le statut d'observateur.

« Les conséquences potentielles sur la science sont trop grandes pour qu’on tire immédiatement des conclusions ou qu’on tente des interprétations physiques. Ma première réaction est de dire que le neutrino continue de nous impressionner par ses mystères, » indique Antonio Ereditato. Le séminaire organisé cet après-midi invitera la vaste communauté des physiciens des particules à étudier de près le résultat d’OPERA.