Y a-t-il eu une erreur dans la synchronisation par l'équipe du CERN des neutrinos plus rapides que la lumière ?

En septembre 2011, des scientifiques du CERN, l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire, ont découvert quelque chose de déconcertant. Ils ont enregistré un groupe de neutrinos émis par un accélérateur de particules voyageant un peu trop vite. Les neutrinos sont arrivés à destination, à 450 miles (724 kilomètres), 60 nanosecondes plus tôt qu'ils n'auraient dû. Soixante nanosecondes ne semblent pas beaucoup, mais c'est un gros problème dans ce cas - les neutrinos auraient dû voyager à la vitesse de la lumière.

Et vous savez ce qui va plus vite que la vitesse de la lumière ? Rien. Ou alors nous pensons. C'est la pierre angulaire de la physique depuis 1905, quand Albert Einstein a écrit la théorie spéciale de la relativité. Si ces neutrinos étaient réellement capables de dépasser la vitesse de la lumière, eh bien, la théorie restreinte de la relativité disparaîtrait et nous devrions réexaminer les lois de la physique.

Les scientifiques ont publié leurs conclusions et encouragé la communauté scientifique à examiner, contester et prouver ou réfuter les résultats. En février 2012, ils ont compris ce qui n'allait pas : le système GPS utilisé pour mesurer la vitesse des particules n'était pas au top de sa forme et fonctionnait mal. Un câble à fibre optique lâche a causé l'erreur de mesure, mais le processus suivi par le CERN et la communauté scientifique pour vérifier ses recherches est plus intéressant que la fin anticlimatique d'une connexion lâche.

L'expérience du CERN a accéléré les neutrinos à la vitesse de la lumière et les a renvoyés de Genève vers un détecteur du Laboratoire national italien du Gran Sasso, situé à 450 miles (724 kilomètres) de là. Selon le site Web du projet, l'objectif d' OPERA - Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus - était de détecter l'apparition de neutrinos du tau à partir de l'oscillation des neutrinos du muon. Alors que les particules accélérées se déplaçaient apparemment plus vite que la vitesse de la lumière, le projet OPERA a suscité beaucoup d'attention dans les médias et la communauté scientifique.

La plupart des scientifiques étaient à juste titre sceptiques. Après tout, si ces neutrinos se déplaçaient réellement plus vite que la vitesse de la lumière, une théorie des principes de la physique ne serait plus fiable. Selon un communiqué de presse du CERN de septembre 2011, les scientifiques d'OPERA ont passé plusieurs mois à recouper leurs expériences et n'ont trouvé aucune anomalie instrumentale pouvant expliquer les résultats.

En utilisant des systèmes GPS et des horloges atomiques , le projet OPERA pourrait déterminer la vitesse de ses neutrinos avec une précision de 10 nanosecondes ou moins. La communauté scientifique a naturellement décidé d'effectuer ses propres tests. La réunion de février 2012 de l'AAAS, ou l'Association américaine pour l'avancement des sciences, a indiqué que cinq expériences similaires se préparaient pour tester les affirmations d'OPERA, mais qu'elles n'étaient pas tout à fait nécessaires : le 23 février 2012, le CERN a annoncé que deux éléments de leur système auraient pu causer des lectures plus rapides que la lumière.

Bien qu'ils se soient penchés sur leurs résultats pendant des mois avant de publier les lectures plus rapides que la lumière du projet OPERA en septembre 2011, les scientifiques du CERN ont raté la cause des lectures inexactes. Ils ont continué à travailler pour vérifier leur expérience et ont annoncé en novembre qu'un nouveau test confirmait la précision de sa mesure temporelle. Les résultats montraient toujours des déplacements plus rapides que la lumière.

Ils n'ont découvert le problème qu'en février 2012, lorsque OPERA a découvert deux problèmes potentiels avec ses mesures. Un oscillateur utilisé pour fournir des horodatages GPS pourrait avoir surestimé le temps de parcours des neutrinos. Si tel était le problème, cela pourrait signifier que les neutrinos se déplaçaient encore plus vite. L'autre problème potentiel signifiait le contraire : un câble optique amenant les signaux GPS à l'horloge mère OPERA pouvait avoir mal fonctionné, ce qui aurait amené le système à sous-estimer le temps de parcours des neutrinos.

Une fois le câble optique réparé, l'avantage de 60 nanosecondes sur la vitesse de la lumière a disparu et tous les tests de neutrinos ultérieurs au CERN ont correspondu à la vitesse de la lumière attendue. Les erreurs se produisent tout le temps dans la communauté scientifique, et elles sont traitées exactement comme celle-ci : des tests, des re-tests et des études externes cherchent à confirmer un résultat. Les voyages plus rapides que la lumière se sont avérés être suffisamment importants pour attirer beaucoup d'attention.

Le Grand collisionneur de hadrons est tellement cool qu'il est facile d'oublier que le CERN est une énorme organisation scientifique qui entreprend toutes sortes d'expériences qui n'impliquent pas de claquer des atomes ensemble ! L'expérience sur les neutrinos plus rapides que la lumière en est un excellent exemple : les résultats ont fait l'objet de tonnes de publicité car vous n'avez pas besoin d'un cerveau pour que la physique comprenne que rien ne se déplace plus vite que la vitesse de la lumière. Vous n'avez pas non plus besoin d'un esprit physique pour commencer à imaginer le potentiel de science-fiction des voyages plus rapides que la lumière ! J'aurais presque souhaité que les conclusions d'OPERA soient confirmées. À quel point cela aurait-il été cool ?

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