Le neutrino s'apprête-t-il à livrer ses ultimes secrets ? Les chercheurs ont de bonnes raisons de l'espérer, en tout cas. L'Institut national de physique nucléaire et de physique des particules (IN2P3) du CNRS et le CEA/Dapnia viennent en effet de lancer le chantier de Double Chooz, la prochaine grande expérience dédiée à l'étude de cette particule élémentaire, qui réunira pas moins d'une centaine de scientifiques venus de sept pays. Installé non loin d'une centrale nucléaire EDF des Ardennes, ce dispositif unique au monde permettra d'éclaircir à partir de 2008 l'un des derniers mystères liés à cet objet submicroscopique : sa capacité à parfois se transformer au cours de son voyage.

Le neutrino est une particule produite par le Soleil, par les rayons cosmiques dans l'atmosphère, par les accélérateurs ou encore par les réacteurs nucléaires. Extrêmement abondant dans l'Univers – chaque seconde, plus de 1 000 milliards de neutrinos traversent notre main –, il intéresse les physiciens depuis des décennies, en raison de ses étranges propriétés. Outre qu'il est capable de traverser la matière de part en part sans être stoppé (jusqu'à la Terre entière !), ce corpuscule serait doté d'un curieux don lui permettant de se « transmuter », au cours de son trajet, en l'un ou l'autre de ses différents types : le neutrino de l'électron, le neutrino du muon ou le neutrino de tau. Longtemps ce phénomène d'« oscillation » a laissé sceptique une partie de la communauté scientifique. Mais, au cours de ces dernières années, plusieurs expériences à travers le monde ont confirmé que les neutrinos issus du Soleil et ceux provenant de la haute atmosphère subissent bien cet effet. La découverte valut même à ses promoteurs le prix Nobel de physique 2002 !

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© CNRS Photothèque/EDF/IN2P3

Le site de Chooz, dans les Ardennes, accueillera l'expérience permettant de mieux connaître les propriétés des neutrinos.

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L'objectif de Double Chooz est d'apporter la dernière touche à ce travail d'enquête. Cette expérience – de dix millions d'euros sur cinq ans – consiste à étudier les anti-neutrinos¹ de l'électron, dont le comportement serait ici équivalent à celui du neutrino de l'électron, produits par les deux réacteurs nucléaires de 1 500 mégawatts électriques de Chooz dans les Ardennes. Au final, les scientifiques disposeront de deux détecteurs, l'un installé dans un laboratoire souterrain à proximité de la centrale (280 mètres), l'autre plus éloigné (1 050 mètres). En comparant le nombre d'anti-neutrinos de l'électron traversant chacune de ces cuves de 10 m³, ils pourront vérifier si certains d'entre eux ont « oscillé » au cours de leur trajet. Puis, en déduire la probabilité qu'a cette particule, une fois créée, de se transmuter. Le résultat serait d'autant plus important, expliquent les membres de l'équipe, que cette valeur fournirait le dernier paramètre manquant à la théorie de l'« oscillation » du neutrino. Et jouerait, si elle n'est pas nulle, un rôle dans les symétries de l'Univers et leurs violations. Au point d'apporter, peut-être, une réponse à une grande énigme de la cosmologie : celle de la disparition de l'antimatière au profit de la matière.

En parallèle, Double Chooz poursuivra un autre but essentiel, mais plus terre à terre : l'expérience permettra en effet de tester, pour le compte de l'Agence internationale de l'énergie atomique, la faisabilité d'une nouvelle méthode de lutte contre la prolifération nucléaire. En effet, les détecteurs de neutrinos pourraient permettre de surveiller le combustible contenu dans un réacteur nucléaire, et de mesurer avec précision la puissance thermique de celui-ci.

Vahé Ter Minassian