En Antarctique, un ballon a découvert d’étranges signaux qui pourraient changer notre compréhension de la physique

Dans l’univers, il existe des particules électriquement neutres qui sont environ 500 000 fois moins massives que les électrons. Appelés « neutrinos », il s’agit des particules les plus légères jamais connues. Dans le cadre du programme ANITA (Antenne transitoire impulsive d’Antarctique), lancé en 2006, des centaines de scientifiques ont survolé trois fois le continent antarctique à travers un ballon, à la recherche de neutrinos à étudier.

Chacun des vols a duré plusieurs semaines. Les scientifiques transportaient des capteurs capables de détecter les signatures radio des neutrinos de haute énergie lorsqu’ils passent par-dessus la glace.

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Cette signature est connue sous nom de rayonnement Askaryan. Lors de la dernière mission, les chercheurs ont pu détecter des neutrinos appartenant à une classe plus mystérieuse.

Ces neutrinos sont censés se renforcer lorsqu’ils entrent en contact avec les rayons cosmiques à ultra-haute énergie (UHECR). Or, les scientifiques ont constaté quelque chose d’étrange.

La naissance d’une nouvelle physique ?

Dans l’univers, les UHECR se déplacent à des vitesses proches de celles de la lumière. Les scientifiques pensent que l’étude des neutrinos à haute énergie pourrait aider à comprendre ce phénomène.

En analysant les données, ils ont détecté un neutrino candidat ayant généré la signature recherchée. Toutefois, par la même occasion, ils ont enregistré deux signaux anormaux qui semblent suggérer que des neutrinos à haute énergie ont traversé des milliers de kilomètres de roches solides et de manteau à l’intérieur de la Terre.

Pourtant, selon le modèle actuel de la physique, prédisant les différents événements issus des quatre forces de la nature, cette capacité ne devrait concerner que des neutrinos à faible énergie. Par conséquent, s’il n’y a aucune erreur provoquée par des anomalies liées aux instruments utilisés ou une autre explication conforme à la physique actuelle, il se pourrait qu’une nouvelle physique soit en train de naître.

Un domaine où les surprises sont la norme

Pour l’instant, les chercheurs sont en train de vérifier s’il y a eu des paramètres ou des pannes qui auraient pu fausser les résultats. Par meilleurs, il se pourrait également que les signaux aient été propulsés par un type de substance hypothétique appelée matière noire lourde ou bien par des neutrinos stériles. Ces derniers sont des particules supersymétriques hypothétiques.

« Il faut être patient quand on fait de la physique des neutrinos », a déclaré Alex Pizzuto, étudiant diplômé en physique à l’Université du Wisconsin-Madison et l’un des responsables de l’étude. « Mais si l’histoire des neutrinos nous apprend quelque chose, c’est que les surprises sont la norme dans ce domaine. »

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