Exploration du potentiel d'échange de deux neutrinos

De nombreuses questions restent sans réponse en physique des particules et en cosmologie. Certaines de ces incertitudes concernent la masse et la nature des neutrinos typiquement très énergétiques, produits dans les réacteurs nucléaires et les étoiles, y compris le soleil. Les oscillations de neutrinos prouvent que les neutrinos ont une masse et qu'ils se mélangent entre les trois saveurs de neutrinos : électron, muon et tau. S'il est observable, un potentiel formé lors des interactions entre neutrinos pourrait aider à répondre aux questions liées à la nature des neutrinos.

Une équipe de scientifiques, comprenant des chercheurs de l'Université de Genève (UNIGE), proposent une expérience visant à déterminer à la fois la masse absolue et la nature de ces particules atomiques.

Au lieu d'observer des neutrinos relativistes produits naturellement, l'équipe propose d'observer une interaction de neutrinos dans laquelle la matière agrégée échange deux neutrinos virtuels non relativistes. Cet échange crée un potentiel et un gradient ultra-faibles.

"Si le concept de potentiel ultrafaible n'est pas tout à fait unique", déclare l'un des auteur Dylan Sabulsky, "la façon dont il est traité analytiquement et numériquement dans ce travail est nouvelle".

Leurs recherches ont porté sur le calcul du potentiel d'échange virtuel généré par des masses d'essai de l'ordre du micron. Ils proposent de tester les structures à l'aide de l'interférométrie à horloge atomique.
Bien que les résultats escomptés pour la détection du potentiel faible entre neutrinos restent hors de portée, les chercheurs espèrent que cette étude constituera une force stimulante pour appliquer des états quantiques non standard aux interféromètres afin d'en améliorer drastiquement la sensibilité. Ce nouveau concept, basé sur la physique quantique, conduira à des études plus réalistes à l'avenir.

"Notre proposition est comme un appel ouvert à la communauté. Tout d'abord, nous souhaitons présenter notre idée et recueillir les réactions des nombreuses communautés auxquelles elle s'adresse - il est important de s'appuyer sur leur expertise. Pour la mettre en œuvre, nous devrions réunir une toute nouvelle équipe d'experts. Mais la bonne nouvelle, c'est que cela ne coûterait pas très cher", déclare Federico Sánchez, directeur di département de physique nucléaire et corpusculaire de l'UNIGE.