Neutrinos et la nature de leur masse.

Neutrinos et la nature de leur masse.
Il aura fallu donc qu’il n’y ait plus qu’un paysage intellectuel de ruines du modèle
standard de la physique des particules élémentaires comme cela apparaît évidemment
comme tel en ce second semestre de 2016 pour que les physiciens s’interrogent sur la
pertinence des propriétés physiques attribuées aux neutrinos depuis leur invention en 1930
par Pauli. Cela conduit immédiatement à concevoir non plus : ‘les propriétés physiques des
neutrinos’ mais plus justement concevoir : ‘la physique des neutrinos’, c’est à dire que les
neutrinos seraient les vecteurs d’une physique à part entière et cela constitue une autre
physique que celle conçue dans le cadre du modèle standard de la théorie quantique des
champs (TQC). Cela fut une de mes motivations de créer le blog : “mc2est-cesuffisant”, qui
j’en conviens, ceci est un titre qui ne fait pas très marketing mais en creux dit bien ce qu’il veut
dire : la célèbre loi E = mc2 n’est pas suffisante pour représenter tous les objets physiques de
la nature et probablement pas les neutrinos. Comme je l’écris dans le texte de présentation :
la masse effective des neutrinos n’est pas contrainte par la célèbre loi, si cette fameuse
matière noire existait vraiment il en serait de même pour ses constituants élémentaires. Cela
signifie aussi qu’il n’est pas approprié de postuler qu’ils aient une masse d’inertie = mi, comme
cela est le cas dans les équations qui veulent rendre compte de la soi-disant oscillation entre
les différentes saveurs. A ce propos, il y a vraiment un manque de vigilance de la part des
physiciens car dans certains articles on peut lire : “puisque les neutrinos ont une masse, il y a
une oscillation entre leurs saveurs” et dans d’autres : ‘puisqu’il y a oscillation, ils ont une
masse’. Or, dans les trois articles récents que je cite ci-dessous, on commence à s’interroger
sur la pertinence sur cette masse attribuée a priori et sur sa nature.
Je cite en premier les articles tels qu’ils sont écrits originalement puis ensuite je
propose une traduction. Je procède ainsi parce que ce sont des textes ou citations fondateurs
et puisque j’ai proposé ces hypothèses depuis de nombreuses années je ne veux pas qu’il y ait
un soupçon de biais introduit dans la version en français.
In ‘Nature physics’ du 02/09/2016, article : ‘Nullius in Verba’ : “ There are deep
interconnections between these results: dark matter — which has so far only been inferred
from astrophysical observations of processes such as galaxy formation and dynamics — is not
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described by the standard model, and the origin of the mass of neutrinos continues to remain
a mystery.”
Dans ‘Nature physics’ du 02/09/2016, article : ‘Ne croire personne sur Parole’ : “Il y a
des interconnexions profondes entre ces résultats : matière noire – qui jusqu’à présent a été
inférée que par des observations astrophysiques de processus tels que ceux concernant la
formation des galaxies et ceux concernant leurs dynamiques – n’est pas décrite par le modèle
standard, et l’origine de la masse des neutrinos continue de rester un mystère.” Voir fin de
mon article du 27/05/2012 : ‘Lumière/Matière ↔Matière/lumière.
In ‘Cern courier’ de juillet/aout 2016, article : A portal to new physics : “The most
important question about neutrinos concerns the type of masses they have. So far, all the
known fermions are of the Dirac type: their particles and antiparticles have opposite charges
and they possess a Dirac mass that arises from the coupling to the Higgs field. Neutrinos could
behave in the same way, but because they are electrically neutral it is possible that neutrinos
acquire mass via a different mechanism. Indeed, neutrinos and antineutrinos might be
indistinguishable, constituting what is called a Majorana particle after Ettore Majorana who
proposed the concept in 1937. Unlike Dirac fields, which have four components, Majorana
fields have only two d.o.f. Such a particle cannot possess any charge, not even a lepton
number.”
Dans le ‘Cern courier’, article : Une porte pour une nouvelle physique : “La question
la plus importante à propos des neutrinos concerne le type des masses dont ils sont dotés.
Jusqu’à présent tous les fermions connus sont des fermions de Dirac : les particules et les
antiparticules ont des charges opposées et ils ont une masse de Dirac à cause de leur couplage
avec le champ de Higgs. Les neutrinos pourraient suivre le même chemin mais parce qu’ils
sont neutres électriquement (sic), il est possible que les neutrinos acquièrent une masse par
un mécanisme différent. En effet, les neutrinos et les antineutrinos peuvent être
indiscernables, constituant ce que nous appelons des particules de Majorana, après que Ettore
Majorana eut proposé ce concept en 1937. Contrairement aux champs de Dirac qui ont quatre
composantes, les champs de Majorana n’ont que deux composantes indépendantes. Une telle
particule ne peut avoir de charge ni même un nombre leptonique.”
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In Futura-Sciences, le 09/08/ 2016, dans l’article : « Le LHC est triste : il n'y a pas de
nouveau boson, mais y a-t-il un multivers ? », propos tenus par Julien Baglio : « Cependant,
je reste optimiste devant les possibilités de découverte dans la physique des neutrinos (sic),
bien que peut-être pas en premier au LHC. Nous ne savons toujours pas quelle est leur nature
réelle, de Majorana ou de Dirac ? Comment expliquer de façon satisfaisante leur masse,
sachant que le mécanisme de Brout-Englert-Higgs, qui est possible pour les autres particules
du modèle standard, est plus difficile à mettre en œuvre de façon satisfaisante pour les
neutrinos ? »
Comme il est dit dans l’article « Nullius in Verba », il y a une interconnexion entre le
flop de la quête de matière noire et celui de l’accès à la physique des neutrinos parce que dans
ces deux cas, il y a un préalable erroné qui consiste à considérer que ces deux entités sont
contraintes par la loi E = mC2. Je le prétends erroné parce que ces particules n’émettent aucun
rayonnement électromagnétique et à ce titre elles ne sont pas a priori astreinte par la limite
de la vitesse C. Cette hypothèse implique que l’on ne peut pas leur attribuer une masse
d’inertie, mais pas plus. Par exemple, on ne peut pas sur cette base inférer que ces particules
pourraient se déplacer à des vitesses supraluminiques. Par contre on remet en cause une
hypothèse fondamentale, celle de l’équivalence entre masse grave et masse d’inertie : mg =
mi, car annuler la masse d’inertie n’implique pas l’annulation d’une masse grave. Il n’y a donc
plus d’égalité qui vaille. A ce titre probablement le satellite microscope nous dira au cours de
l’année prochaine si cette égalité est violée à des très petites échelles de précision.
Toutes les hypothèses essentielles sur les neutrinos ont été formulées dans le
référentiel du modèle standard, à l’époque où l’on pensait les propriétés physiques des
neutrinos et non pas de la physique dont ils sont les vecteurs. Si on considère que ceux-ci sont
des objets qui témoignent d’un au-delà du modèle standard, il faudrait donc, avant tout,
remettre à plat les hypothèses premières concernant les neutrinos. Le filtre expérimental
actuel de l’analyse des propriétés des neutrinos s’appuie sur une propriété d’oscillation et
cette propriété fut postulée en 1969 par B. Pontecorvo, par homologie avec ce que l’on
connaissait à propos des Kaons neutres. Ces Kaons sont des hadrons, particules composites,
constituées d’un nombre pair de quarks et d’antiquarks. On peut considérer que cette
hypothèse d’oscillation attribuée à l’époque impose un modèle qui nous éloigne de la
compréhension de ce que peut être la nature du neutrino.
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On pourra toujours me dire en retour que nous avons obtenu quelques résultats
partiels. Mais nous devons faire le constat que ceux-ci sont toujours partiels, et ce, depuis
longtemps. Lorsqu’il y a progrès il ne peut pas nous échapper le fait que ceux-ci nous indiquent
une tendance asymptotique des valeurs des grandeurs que nous pensons avoir mises en relief.
Ainsi il y a une quinzaine d’années on considérait que la somme de leur masse était de l’ordre
de 30 MeV, aujourd’hui elle serait tout au plus de 0.2 eV. Cette tendance asymptotique devrait
nous amener à considérer que notre pensée est mal placée pour obtenir des résultats
tangibles (voir article du 16/01/2016 : ‘Et si notre pensée était mal placée ! ’). A l’égard des
neutrinos nous devons changer de paradigme si nous voulons accéder à la compréhension de
la physique dont ils sont les vecteurs.
Dans l’article de futura-sciences, l’hypothèse de l’existence d’un multivers est posée.
Selon l’auteur, l’hypothèse deviendrait légitime puisque le LHC ne nous fournit plus de
résultats physiques nouveaux que nous serions en mesure de décrypter. Cela laisserait
entendre que nous avons accédé à la compréhension de l’ensemble des lois physiques qui
détermine Notre Univers. En conséquence le black-out actuel ne peut que durer. L’hypothèse
du multivers rôde dans les esprits des physiciens depuis pas mal d’années. Dans ce sens le
raisonnement développé par Aurélien Barrau, souvent cité dans des articles, est convaincant,
encore faudrait-il étayer, par contraste, quelle serait cette autre physique ou quelles seraient
ces autres physiques possible(s) ailleurs. Si c’est pour dire en permanence que cela nous est
définitivement inaccessible, cela ne devient qu’un jeu d’esprit gratuit. Je considère que ce que
nous concevons comme étant notre univers est avant tout l’univers de la limite actuelle de
notre capacité de (le) penser. En franchissant la barrière de cette limite, cet autre univers du
multivers deviendra pensable et sera en conséquence intégré à notre univers ainsi étendu.
C’est une illustration de ma conception : « Au sein d’une éternité, parmi tous les possibles,
l’anthrôpos, sans cesse, creuse sa connaissance de l’univers… »
Les neutrinos nous indiquent peut-être les hypothèses hardies que nous devrions
formuler pour accroitre l’univers globale de notre pensée. Par exemple considérer que le
rayonnement de la matière baryonique est le seul rayonnement que nous avons jusqu’à
présent identifié et que celui-ci a effectivement une vitesse : C, limite de propagation. On peut
conjecturer que ce tropisme résulte du fait que nous sommes fondamentalement constitués
de cette matière (nous sommes faits de poussières d’étoiles). Considérer que les neutrinos ne
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seraient pas contraints par cette constante dite universelle voilà une hypothèse qui devrait
être creusée.
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