L’expérience KATRIN, située à l’Institut de technologie de Karlsruhe (KIT) vient de franchir un seuil symbolique. Image: KIT
Quelle est la masse des neutrinos? L’expérience KATRIN, en Allemagne, se rapproche du but!
La valeur de la masse des neutrinos est l’une des grandes énigmes de la physique. Après les photons, les neutrinos sont les particules les plus abondantes de l’Univers, mais comme ils interagissent très peu avec la matière, ils sont extrêmement difficiles à observer. Et ils renferment de nombreux secrets, dont nous vous parlions ici. L’un d’eux concerne leur masse, ou plutôt leurs masses, car ces particules existent en trois « modèles » qui ont l’étrange propriété de pouvoir se changer l’un en l’autre au fil de leur déplacement. Ce qu’on sait: ce sont les particules dotées d’une masse les plus légères qui soient, bien plus légères que l’électron.
Depuis 2019, l’expérience KATRIN, située à l’Institut de technologie de Karlsruhe, en Allemagne, tente de résoudre ce mystère. L’idée: scruter la désintégration d’un atome radioactif de tritium, qui donne lieu à l’émission d’un électron et d’un antineutrino (dont la masse est identique à celle d’un neutrino). En bref, on mesure l’énergie des électrons éjectés lors de la réaction, pour en déduire celle des neutrinos (masse et énergie sont liées, par l’équation E=mc2).
Plusieurs estimations avaient déjà été obtenues par le groupe de scientifiques allemands, américains, italiens et français. Cette fois, on a doublé la précision. Dans un article publié dans Science en avril 2025, l’équipe conclut que le neutrino serait au moins un million de fois plus léger qu’un électron. Plus précisément, il n’est pas plus lourd que 0,45 électronvolts (cette unité de masse est utilisée en physique des particules). On n’a pas encore de mesure exacte, mais on s’approche.
En effet, ces résultats ont été calculés après 259 jours d’expérimentation et l’analyse de 36 millions d’électrons. Mais l’expérience cumulera au total 1000 jours de données, une quantité considérable qui doit encore être analysée. Au fil des ans, le dispositif a aussi été amélioré pour atteindre une sensibilité inégalée.
Si on souhaite tant percer le mystère, c’est que les neutrinos pourraient bien détenir les clés de certaines grandes questions existentielles, dont « pourquoi nous existons », rien de moins…
KATRIN est un dispositif de 70 m de long composé d’une source de tritium, d’un spectromètre et d’un détecteur. Image: Leonard Köllenberger/KATRIN Collaboration
