De nouveaux tests réalisés par la collaboration Opera (1) avec une nouvelle configuration du faisceau de neutrinos en provenance du Cern excluent l’une des sources possibles d’erreur systématique qui aurait pu affecter la première mesure du temps de vol des neutrinos. 20 événements de neutrinos associés à ce nouveau faisceau ont ainsi pu être détectés depuis le laboratoire du Gran Sasso avec précision. Les nouvelles mesures ne changent en rien la conclusion tirée initialement, à savoir que les neutrinos semblent arriver plus vite qu’ils ne le devraient.
Schéma du faisceau de neutrinos CNGS entre le CERN et Gran Sasso. Au terme de trois ans d'analyses complexes, l'expérience OPERA dédiée à l'observation - depuis le laboratoire INFN du Gran Sasso (Italie) - du faisceau de neutrinos CNGS en provenance du CERN, à 730 km de distance avait permis de conclure que les neutrinos parvenaient à destination plus rapidement que prévu.
© CNRS Photothèque / FADAY, Jean-Marc
"Avec le nouveau type de faisceau produit par les accélérateurs du Cern, nous avons été capables de mesurer avec précision le temps de vol des neutrinos, en les prenant un par un", explique Dario Autiero, chercheur du CNRS à l’Institut de physique nucléaire de Lyon. "La mesure effectuée à partir des vingt neutrinos que nous avons enregistrés est d’une précision comparable à notre mesure initiale basée sur les 15 000 autres neutrinos. En outre, l’analyse est plus simple et moins dépendante de la structure temporelle des impulsions de protons et de sa relation avec le mécanisme de production de neutrinos. Néanmoins, l'anomalie observée dans le temps de vol de ces neutrinos entre le Cern et le laboratoire de Gran Sasso nécessite encore des examens complémentaires et doit faire l’objet de mesures indépendantes avant de pouvoir être confirmée ou réfutée".
Après sa présentation au Cern le 23 septembre qui invitait la communauté de la physique des particules à examiner ses résultats, la collaboration Opera a vérifié de nouveau plusieurs aspects de l'analyse et pris en compte les suggestions utiles de nombreux collègues. Un test clé consistait à répéter la mesure avec un faisceau du Cern délivrant des impulsions très courtes. Cela a permis de mesurer plus précisément le temps d’extraction des protons qui permettent de produire le faisceau de neutrinos. Le faisceau parti du Cern était constitué d’impulsions de trois nanosecondes espacées de 524 nanosecondes.
La collaboration Opera poursuivra l’acquisition des données l’année prochaine, avec l’ajout d’un nouveau détecteur de muons au Cern de manière à améliorer la précision de la mesure.
Le 17 novembre, la collaboration a soumis un article sur la mesure du temps de vol des neutrinos à la revue à comité de lecture JHEP. Cet article est en ligne sur le serveur de pré-publication ArXiv.
Note:
(1) La collaboration Opera réunit près de 160 chercheurs de 30 institutions différentes à travers 11 pays. Laboratoires du CNRS impliqués dans l'expérience Opera : l'Institut de physique nucléaire de Lyon (CNRS/Université Claude Bernard-Lyon 1), l'Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (CNRS/Université de Strasbourg), le Laboratoire de l'accélérateur linéaire (CNRS/Université Paris-Sud 11) qui a participé jusqu'en 2005, le Laboratoire d'Annecy-le-Vieux de physique des particules (CNRS/Université de Savoie), le Centre de calcul de l'IN2P3 (CNRS).
