Le 12 juillet 2018, des scientifiques de l'Observatoire des neutrinos IceCube ont annoncé la découverte de neutrinos de haute énergie. Cette découverte confirma une fois de plus la justesse du physicien le plus célèbre du XXe siècle.
Même les particules fantomatiques mystérieuses, interagissant à peine avec la matière ordinaire, suivent la théorie générale de la relativité, confirmant une fois de plus l'exactitude d'Einstein. À ce jour, ces particules subatomiques à haute énergie fournissent la meilleure preuve du principe de Lorentz.
Le principe de Lorentz est la pierre angulaire de la théorie de la relativité d'Einstein, qui stipule que tous les objets suivent les lois de la physique tant qu'ils se déplacent à une vitesse constante. Selon un aspect de la théorie de la relativité, tous les objets observent la même vitesse de la lumière, même s'ils se déplacent eux-mêmes à des vitesses différentes. Un astronaute se déplaçant à une vitesse d'un million de kilomètres par heure observera la même vitesse de lumière qu'un escargot rampant sur un chemin dans un village. Ils observeront la lumière se déplaçant à une vitesse de 299 792 kilomètres par seconde.
Cependant, les scientifiques n'ont cessé de tester la théorie de la relativité d'Einstein depuis 1905, depuis sa première publication. Dans les années 1950, lors de la découverte des neutrinos, certains experts se sont demandé si les particules non chargées obéissaient au principe de Lorentz. Les chercheurs se sont demandé si une force mystérieuse appelée violation de Lorentz pourrait faire changer ces objets de comportement, réfutant les théories d'Einstein.
Le rapport des probabilités de transition des neutrinos verticaux à horizontaux dans l'observatoire IceCube / The IceCube Collaboration.
Dans une nouvelle étude publiée dans la revue Nature Physics, des scientifiques du Massachusetts Institute of Technology de Cambridge et de l'IceCube Collaboration à la station Amundsen-Scott au pôle Sud ont découvert que même les neutrinos obéissent à la théorie de la relativité.
Après avoir analysé les données collectées pendant deux ans par le détecteur de neutrinos IceCube, pesant une gigatonne, les chercheurs ont conclu qu'aucune anomalie n'indiquait un non-respect des neutrinos pour les lois d'Einstein.
«Nous avons recherché des écarts violant Lorentz, mais nous n'avons pas pu les trouver», déclare l'auteur principal, professeur de physique au MIT. "Cela clôt le livre sur la possibilité d'une violation de Lorentz pour un certain nombre de neutrinos de haute énergie pendant très longtemps."
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En suivant le principe de Lorentz, les chercheurs peuvent prédire le degré d'oscillation des neutrinos d'une masse donnée. Cela signifie qu'un neutrino doit parcourir certaines distances avant de devenir un muon. Tout écart par rapport à ce principe suffirait à transformer la théorie de la relativité d'Einstein, au moins au niveau des neutrinos.
Cependant, cette étude et ses résultats sont devenus des découvertes exceptionnelles dans le monde de la science, puisque pour la première fois les chercheurs ont eu l'occasion d'étudier les neutrinos de haute énergie sur Terre. Et si la violation de Lorentz avait lieu, alors elle serait très facilement détectée à des énergies aussi élevées.
«Nous avons pu définir les limites de ce champ hypothétique, qui sont beaucoup, beaucoup plus précises que toutes les précédentes», explique Konrad.
Vladimir Mirny
