Une équipe de physiciens confirme aujourd’hui que la théorie de la relativité restreinte d’Albert Einstein est juste – cette fois, grâce à un détecteur de particules enterré profondément sous l’Antarctique.
Des scientifiques de l’Observatoire des neutrinos IceCube ont examiné des neutrinos – des particules subatomiques insaisissables et sans charge – dans le but de savoir si elles s’écarteraient ou non du comportement prédit par la théorie de la relativité restreinte. Les chercheurs ont ici testé la symétrie de Lorentz – le principe selon lequel les lois de la physique sont les mêmes, que vous soyez un astronaute parcourant l’espace à 100 000 km/h ou un petit escargot sur Terre.
Les neutrinos sont partout : des milliards d’entre eux traversent vos corps en ce moment même. À mesure que ces particules voyagent dans l’espace, elles oscillent entre trois états différents : électron, muon et tau. Lorsque les neutrinos interagissent avec la glace, ils se transforment en muons (chargés) qui peuvent ensuite être identifiés par un détecteur.
Si le principe de la symétrie de Lorentz tient la route, un neutrino d’une masse donnée devrait osciller à un rythme prévisible – ce qui signifie qu’un neutrino devrait parcourir une certaine distance avant de se transformer en muon. Toute déviation dans ce taux pourrait être un signe que notre Univers ne fonctionne pas comme l’avait prédit Einstein. Cela signifie que les neutrinos sont des « sondes sensibles pour observer les effets spatio-temporels », comme la brisure du principe de Lorentz, note Carlos Argüelles, physicien des particules au Massachusetts Institute of Technology (MIT).
Les chercheurs ont ici passé en revue deux années de données sur les neutrinos recueillies par l’Observatoire IceCube. Leur recherche n’a donné aucune preuve de violation de Lorentz dans le domaine des neutrinos de haute énergie. « Cela ferme le livre sur la possibilité de violation de Lorentz pour une gamme de neutrinos de haute énergie, pour une très longue période », a déclaré dans un communiqué Janet Conrad, co-auteure de l’étude. Il en ressort aujourd’hui que tout ce qui réagit avec les neutrinos à un niveau d’énergie supérieur à 10 fois 36 gigaélectronvolts (GeV) au carré, ce qui semble obéir aux règles normales des oscillations de neutrinos. Cela signifie que la symétrie de Lorentz fonctionne comme prévu.
Les neutrinos n’avaient pas encore été découverts du vivant d’Einstein, mais sa théorie prédit encore aujourd’hui leur comportement, « ce qui est incroyable », conclu Carlos Argüelles. « Jusqu’à présent, nous n’avons trouvé aucune preuve qu’il y ait un problème avec la théorie de la relativité de l’espace-temps d’Einstein ».
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