Les physiciens de la collaboration internationale Opera, qui implique le CNRS/IN2P3, ont détecté un neutrino de type tau dans un faisceau de neutrinos de type muon : la détection de cet évènement très rare, le troisième identifié par Opera depuis 2010, rend les observations encore plus significatives et constitue ainsi une étape clé dans la quête d'une preuve directe de l'oscillation des neutrinos.
L'expérience Opera, se déroulant au laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie, étudie le phénomène d'oscillations des neutrinos, ces particules énigmatiques interagissant rarement avec la matière et remplissant l'Univers pratiquement au même titre que les photons. Ces oscillations, phénomène de la mécanique quantique, permettent aux neutrinos de se transformer au cours de leur voyage d'une famille à une autre parmi les trois familles existantes.
Des neutrinos du type muon produits au Cern à Genève sont ainsi envoyés à travers la croûte terrestre sur une distance de 730 km, vers le laboratoire souterrain du Gran Sasso. D'après la théorie, quelques uns d'entre eux devraient se transformer en neutrinos tau. Parmi ceux-là, une infime fraction devrait être détectée par le détecteur Opera, parmi un grand nombre d'autres évènements constituant le bruit de fond de ces observations. Opera, expérience internationale impliquant 140 physiciens de 28 instituts de recherche, a été préparée spécialement pour la découverte de ces évènements rares afin de confirmer sans aucun doute possible l'apparition d'une famille de neutrinos dans un faisceau de neutrino d'une autre famille.
Le détecteur Opera est constitué de détecteurs électroniques et d'environ 150 000 unités appelées "briques", chacune d'entre elle équivalant à un appareil photo sophistiqué. Grâce à ces briques, alternant feuilles de plomb et films photo spéciaux, les chercheurs d'Opera peuvent détecter et étudier les évènements neutrinos par une mesure précise des particules élémentaires produites par l'interaction du neutrino avec la brique.
La prise de données d'Opera s'est achevée en décembre dernier alors que le dépouillement des évènements se poursuivra pendant plusieurs années. A la fin de cette période et d'après la théorie, 5 à 6 évènements de ce type devraient être détectés.
Ce résultat crucial pour la physique du neutrino est le fruit d'une entreprise scientifique complexe, réalisée grâce aux compétences d'un grand nombre de chercheurs, techniciens, scientifiques et étudiants, et avec un engagement fort de la part des différents partenaires de ce projet, dont plusieurs équipes du CNRS en France.
