Retour sur les neutrinos plus rapides que la lumière

On 27.10.2011, in Dossiers, by Alan Vonlanthen
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Strip Science – L’explication d’Usain Bolt, selon Grégory Michnik

Vous vous en souvenez sans doute, la nouvelle a défrayé la chronique le 22 septembre dernier, se propageant à la vitesse de la lumière, bien au-delà des cercles scientifiques: Einstein s’était lamentablement planté; des neutrinos avaient été flashés entre la Suisse et l’Italie, au-dessus de la vitesse limite autorisée par la relativité restreinte! La passion retombée, j’ai bien envie de revenir un peu sur cette histoire qui, je pense, a été présentée n’importe comment dans les médias traditionnels au risque d’écorner une nouvelle fois l’image de la science auprès du grand public. Nous allons commencer par parler de l’expérience à proprement parler (comment elle a été réalisée et l’esprit dans lequel les résultats ont été rendus publics) et nous verrons un peu en quoi Einstein s’est planté, s’il s’est planté. Einstein speed limit

Avant de parler de l’expérience: qu’est-ce qu’un neutrino?

Mathieu en avait parlé dans son dossier sur la matière noire (Podcast Science 31). Nous en avions reparlé dans le dossier sur le CERN (Podcast Science 43). Un petit retour aux fondamentaux s’impose: lorsqu’on demandait à Richard Feynman, l’un des plus grands physiciens de tous les temps, “quel est le savoir scientifique le plus important de tous?” il répondait simplement “tout est fait d’atomes”. Le mot atome vient du grec ancien “atomos” qui signifie “indivisible”. Sans instruments de mesure adéquats, les Grecs étaient déjà drôlement doués d’avoir postulé l’existence des atomes. Il aura fallu encore quelques milliers d’années pour qu’on s’aperçoive qu’ils ne sont pas, en fait, indivisibles. En effet, les atomes sont constitués d’électrons qui gravitent autour d’un noyau. L’électron est – pour ce qu’on en sait aujourd’hui – effectivement indivisible. Par contre, le noyau, est constitué de particules plus petites: les protons et les neutrons, eux-mêmes constitués de quarks. Je n’aborde même pas la question des bosons. (Si jamais, l’article “Particule élémentaire” de Wikipédia explique tout cela en détail). Revenons à l’électron. Il fait partie d’une plus grande famille de particules élémentaires, les leptons. Et les neutrinos, justement, sont une sorte de leptons. Leur existence a été postulée de manière totalement théorique, en 1930, par Wolfgang Pauli, qui étudiait une forme particulière de radioactivité: la désintégration bêta (Podcast Science 32 si jamais). Et il n’arrivait pas à expliquer le phénomène avec les seules particules connues à l’époque. Ce n’est qu’en 1956 qu’on a pu détecter des neutrinos pour la première fois. Depuis, ils n’ont jamais cessé d’intriguer les chercheurs. On a longtemps cru par exemple qu’ils n’avaient pas de masse. Or on sait aujourd’hui qu’ils en ont une, toute petite, même si on n’arrive pas encore à la mesurer.

Comment intercepte-t-on des neutrinos?

Les neutrinos ont toutes sortes de particularités. Notamment, ils n’interagissent pas avec la matière. Ils traversent tout, rien ne les arrête. Du coup, on a pu se demander comment l’expérience du CERN a bien pu faire pour mesurer leur vitesse: on n’a pas pu les taguer. Et comment mesurer la vitesse de quelque chose qui n’interagit avec rien? Lorsque des coureurs franchissent la ligne d’arrivée, par exemple, ils coupent physiquement le faisceau d’un dispositif photoélectrique pour déclencher le chronomètre. Lorsqu’un radar vous chope en excès de vitesse sur l’autoroute, c’est bien parce que votre carrosserie a fait rebondir son signal radio. Qu’est-ce qui peut bien déclencher le chronomètre lors de l’arrivée de neutrinos, s’ils n’interagissent avec rien? Et bien, ce n’est pas tout à fait vrai qu’ils n’interagissent avec rien. Lorsqu’un neutrino rencontre un atome de chlore, il le transforme en atome d’argon. Ceci dit, ce n’est pas comme ça qu’on mesure la vitesse des neutrinos (cette technique de détection, la plus ancienne, nécessite la présence d’un réservoir rempli de plusieurs tonnes de tétrachlorure de carbone. Après le passage soupçonné des neutrinos, on purge le fluide avec de l’hélium, qui enlève l’argon. En refroidissant l’hélium, on récupère l’argon s’il y en a. Et s’il y en a, c’est qu’un neutrino est passé par là. Un peu archaïque comme méthode de détection. Heureusement, il y en a d’autres, comme le détecteur à film photographique, justement utilisé dans l’expérience OPERA: des couches photographiques sont alternées avec des feuilles de plomb, afin de détecter l’oscillation du neutrino muonique en neutrino tauique (deux des trois saveurs existantes de neutrinos). Le développement des films photographiques permet de reconstruire la topologie de l’interaction. Si certains détails vous échappent, rassurez-vous, vous n’êtes pas les seuls. Mais cela a au moins le mérite de répondre à une question qui en tarabustait sans doute plus d’un et qui m’obsédait légèrement.

Venons-en à l’expérience à proprement parler

Depuis 2006, le supersynchrotron à protons du CERN – un petit accélérateur également nommé SPS, nous en avions parlé dans le dossier sur le CERN – envoie des neutrinos au laboratoire du Gran Sasso, à l’Aquila, dans les Abruzzes, à 130 km au N-E de Rome. Pas besoin de tunnel pour envoyer les neutrinos, puisqu’ils traversent la matière. Par l’autoroute: 940 km (j’ai testé sur Google Maps). Pour les neutrinos, qui traversent en ligne droite sans s’embêter avec la courbure de la Terre: 732 km. Trajectoire du faisceau de neutrinos (source CERN)

L’expérience internationale OPERA, qui se déroule dans le laboratoire du  Gran Sasso, étudie les oscillations de neutrinos. C’est pour cette raison que le CERN lui fournit les précieuses bêbêtes. En 2009, quelqu’un a eu la bonne idée de se demander à quelle vitesse les neutrinos envoyés depuis Genève circulaient, sans doute pour s’assurer qu’ils n’étaient pas ralentis dans leur course par une interaction quelconque ou des douaniers bégueules. Ralentis, tu parles. Ils sont arrivés plus vite que ne l’auraient fait des photons circulant à la vitesse de la lumière dans un tunnel sous vide. Personne n’a cru au résultat bien entendu. Et c’est là que ça devient intéressant. Le papier publié sur Arxiv.org le 22 septembre par le CERN raconte tout en détail. Il contient tout sauf des airs de triomphe face à une relativité remise en question.

L’esprit de la publication

Les 24 pages que compte l’article du CERN commencent par deux pleines pages de signatures. Pas moins de 174 scientifiques ont participé à l’expérience. 174! Ce n’est pas juste un professeur Tournesol tout seul dans son coin, on parle ici de proportions démentes! Ces 174 chercheurs sont tous partis du principe – commun en sciences – que les résultats étaient invalides et qu’il n’y avait qu’à le démontrer. Si les données montraient un résultat pareil, c’est qu’il y a avait une erreur dans les données. Pour qu’il y ait erreur dans les données – pourtant systématiquement rigoureusement identiques – il fallait qu’il y ait erreur dans les mesures. Ils ont passé 3 ans à traquer systématiquement toutes les erreurs qui pouvaient expliquer la différence entre les résultats attendus et les résultats observés. On a commencé par équiper les deux laboratoires d’horloges atomiques synchronisées dont la précision a été validée par 3 instituts métrologiques indépendants. On a recalibré tout ce qui oscille ou vibre. On s’est assuré qu’on mesurait bien les faisceaux à partir du bon point de départ jusqu’au bon point d’arrivée, au millimètre près. On a placé les antennes GPS à 10 mètres du point de départ et d’arrivée. On a corrigé les cartes à l’issue d’une campagne géodésique dédiée, s’assurant d’une précision au millième de millimètre. On a tenu compte des marées, des rayonnements cosmiques, du déplacement de la croûte terrestre suite au tremblement de Terre d’avril 2009 dans les Abruzzes… Chacun de ces points a bien sûr été assorti d’une marge d’erreur. Rien n’y a fait: en additionnant toutes les erreurs maximales possibles, on obtient toujours une différence. Les neutrinos arrivent toujours 60 nano-secondes trop tôt, soit 1/40’000e trop vite, malgré une marge d’erreur cumulée de ± 7.4 ns. À ce stade, les chercheurs estiment avoir pensé à tout. Après 16’111 essais, ils n’ont plus aucun boulon à resserrer, plus aucun calibrage à re-régler. Mais ils n’arrivent toujours pas à y croire: il doit y avoir une autre explication. C’est dans cet esprit qu’ils ont livré leurs conclusions à la vindicte de leurs collègues scientifiques du reste du monde: “Nous avons fait tout ce que nous avons pu, merci de prendre le relais si vous avez des idées plus fraîches”.

Les conséquences en termes de communication

Évidemment, ce n’est pas comme ça que les médias grand public ont relayé l’information, mais plutôt à grands renforts de titres sensationnalistes genre “L’univers mis sens dessus dessous! Einstein s’est planté!” comme s’il s’agissait d’une certitude. Et évidemment, quand les chercheurs viennent après ces gros titres en affirmant “en fait, on ne sait pas, on n’est pas sûrs”, ils passent pour des rigolos. D’où l’indignation de certains scientifiques qui estiment que ces résultats n’auraient jamais dû être communiqués, comme l’astrophysicien et cosmologiste Martin Rees de l’Université de Cambridge (l’auteur de “Just 6 Numbers“, un best-seller sur les constantes fondamentales), qui rappelle que toute découverte extraordinaire doit être accompagnée de preuves extraordinaires, ou encore le physicien américain Lawrence Krauss (l’auteur de “The Physics of Star Trek“) qui estime qu’il n’était pas raisonnable de publier ces résultats sans fournir un modèle explicatif.

(D’autres réactions sur http://www.scientificamerican.com/article.cfm?id=ftl-neutrinos)

De nombreux spécialistes considèrent détenir déjà la preuve que ces résultats sont impossibles à cause d’une autre expérience grandeur nature: en 1987, une puissante supernova a inondé la terre de lumière et de neutrinos. Les détecteurs ont observé l’arrivée de neutrinos 3 heures avant l’arrivée de la lumière! Cela est dû à la légèreté des neutrinos qui leur a permis de partir plus tôt en s’échappant du noyau de l’étoile en train d’exploser, tandis que les photons, absorbés et réémis à plusieurs reprises n’ont pas pu prendre cette avance. Si l’effet mesuré par OPERA est réel, eh bien, les neutrinos de 1987 auraient dû avoir 4 heures ans d’avance sur la lumière et pas 3 heures! (Voir l’article de Wired qui récapitule très bien tout ça et merci à Jorj X. McKie d’avoir repéré mon erreur. On parle bien de 4 ans et pas de 4 heures!)

Ceci dit, on a pu lire des choses marrantes depuis l’annonce, comme le physicien Chang Kee Jung qui a annoncé publiquement qu’il ne parierait pas sa femme et ses enfants mais qu’il pariait volontiers sa maison que les résultats sont erronés. Ou plus modeste, le Professeur Jim Al-Khalili de l’Université du Surrey, qui s’est déclaré prêt à manger son caleçon si les résultats sont corrects.

Mais bon, malgré ces anecdotes, un constat s’impose: la communication n’a pas été particulièrement adroite. C’est peut-être les limitations de l’effet d’annonce par Twitter… 160 signes pour donner du contexte, c’est un peu court. (L’annonce originale a été faite via un tweet de Reuters)

Quelles conséquences si les observations sont correctes?

Difficile à dire, évidemment, chacun y va de sa petite hypothèse.

J’aime bien la tentative du Dr Karl, le Monsieur Sciences de la radio australienne. Il n’échappe pas au consensus en estimant qu’il y a 99.9% de chance qu’il y ait une erreur dans les résultats et un 0.1% de chance que ce soit correct. Interrogé sur les conséquences qu’il envisageait si les résultats se vérifient, voici ce qu’il a raconté (dans un podcast de la BBC, à 5 minutes environ du début):

Au début du XIXe siècle, on avait cet énorme problème: en se basant sur les mathématiques et la physique de l’époque, le soleil était plus jeune que la Terre. Plus jeune! C’est fou! Les géologues disaient: “La Terre est vraiment vieille. Elle a bien plus que 6’000 ans. Elle a au moins 20 million d’années! (On sait aujourd’hui qu’elle est bien plus vieille encore que cela) Et les physiciens répliquaient: OK, nous, on connaît la taille du soleil, on connaît sa distance. S’il est fait d’une énergie comme le charbon par exemple, il se serait totalement consumé en 100’000 ans environ.” D’où l’énorme problème, puisqu’on savait qu’il égayait joyeusement la terre de ses rayons depuis au moins 20 millions d’années.” Pour régler ce problème, et comprendre comment fonctionne le soleil, il a fallu découvrir la radioactivité. La radioactivité nous a donné la physique quantique. La physique quantique nous a donné l’électronique. L’électronique nous a donné la situation qui veut que n’importe qui puisse  utiliser  un satellite pour trouver un bar à pizza le samedi soir. Sans cette découverte – la radioactivité – , on n’aurait pas d’électronique donc pas de GPS. De la même manière, si cette histoire de neutrinos devait déboucher sur une nouvelle physique, cela ouvrirait le monde à un éventail insoupçonné d’applications. Par exemple, cela pourrait être le méta-transfert instantané, d’Europe en Australie. Qui sait? On n’en sait rien… Comme les chercheurs du XIXe, nous ne savons pas encore dans quelle direction chercher, nous n’avons pas encore les bons outils.

En d’autres termes, si on passe à côté de quelque chose, eh bien, par définition, on ne sait pas de quoi il s’agit. Et quand on le saura, on verra le monde avec un regard complètement différent.

Antonino Zichichi, un physicien théorique et professeur émérite de l’Université de Bologne estime quant à lui que si les résultats sont corrects, cela veut peut-être dire que les neutrinos détectés par Opera ont “glissé” à travers des dimensions spatiales supplémentaires avant d’arriver, comme le prévoit la théorie des cordes.

Et Einstein dans tout ça?

Einstein (Source flickr, mansionwb)La théorie de la relativité restreinte, formalisée en 1905 par Albert Einstein a permis d’établir les liens intrinsèques entre le temps et l’espace. Einstein a pu démontrer que le temps n’est pas une notion absolue mais relative. L’observateur ne subit pas le temps de la même manière selon qu’il se déplace ou non dans l’espace: les horloges ralentissent dès lors qu’elles sont en mouvement. L’exemple le plus frappant est le fameux paradoxe des jumeaux: on prend deux jumeaux, on en envoie un faire un petit tour de la galaxie en fusée à un vitesse proche de la vitesse de la lumière tandis que l’autre reste sur terre. Et bien, au bout de quelques dizaines d’années, quand la fusée revient, l’individu qui a voyagé n’a pris que quelques rides, tandis que son jumeau resté sur terre est déjà un vieillard grabataire. Car le temps ne s’est pas écoulé à la même vitesse pour les deux. (Update: merci à Ethaniel pour son commentaire. Effectivement, le paradoxe ne réside pas là. Mais on en parlera une autre fois; je voulais juste illustrer le fait que le temps passe plus vite pour celui qui se déplace par rapport à celui qui reste en phase avec son référentiel galiléen) Plus on se déplace vite dans l’espace et plus le temps ralentit. Cette théorie a été maintes fois démontrée, ne serait-ce que par le GPS: le temps ne s’écoule pas à la même vitesse selon que l’horloge se trouve sur terre ou en orbite à 20’000 km de celle-ci. La relativité restreinte indique que l’horloge embarquée dans chacun des 24 satellites va retarder par rapport à celle qui se trouve sur terre. Retarder de beaucoup. La relativité générale indique au contraire qu’elle va avancer en raison de la faible gravitation. Avancer d’un tout petit peu. L’une dans l’autre, les horloges doivent être resynchronisées en permanence en tenant compte des calculs des deux théories. Sans cette compensation “relativiste”, le système GPS perdrait en précision de quelque 10 km par jour, ce qui le rendrait tout à fait inutile.

Et bien, pour fonctionner, la théorie de la relativité restreinte prévoit que la vitesse de la lumière est une limite absolue que rien ne saurait dépasser. Et la relativité générale démontre qu’il faudrait à un objet une quantité infinie d’énergie pour dépasser la vitesse de la lumière, ce qui pose un petit problème de ressources.

Ceci dit, ce ne serait pas la première fois qu’une théorie – pourtant vérifiée systématiquement – serait revue et corrigée à la lumière d’un éclairage nouveau. La relativité générale d’Einstein avait déjà supplanté la gravitation de Newton. Ou plutôt, elle l’a intégrée. La gravitation newtonnienne a été englobée dans un modèle plus large. On sait aujourd’hui que la relativité est un modèle suffisant pour expliquer la réalité à une certaine échelle – la nôtre -, mais qu’elle n’est pas compatible avec la mécanique quantique – dans l’infiniment petit – et on ne sait pas très bien comment elle s’articule avec les notions de l’infiniment grand comme l’énergie noire par exemple. On sait depuis longtemps qu’elle est vouée à être remise en question tôt ou tard. La ou plutôt  les théories des cordes, la théorie M, la gravité quantique à boucles sont autant de pistes pour expliquer la réalité à toutes les échelles, mais aucune n’a encore pu être formellement démontrée. Il faudra pourtant bien un modèle théorique permettant d’expliquer ce qui est déjà observé aujourd’hui, comme l’intrication quantique soit la communication (update: merci à tous de vos remarques. Il ne s’agit pas de communication, ce qui impliquerait le principe de localité, qu’on n’observe justement pas dans le cas de l’intrication!) l’interaction instantanée entre deux particules, non seulement au niveau quantique, mais également à notre échelle… Quelle que soit la distance qui les sépare. (Par “instantané”, il faut entendre: plus rapide que la lumière…)

Qui sait… Tout cela va peut-être conduire la relativité à se retrouver englobée dans un modèle plus large à son tour. Et peut-être pas… L’avenir nous le dira 🙂

La suite des opérations

L’expérience MINOS, du Fermilab près de Chicago, va passer les 6 prochains mois à chercher, de son côté, à reproduire l’expérience de manière complètement indépendante, pour comparer les résultats. On notera toutefois que l’expérience MINOS fut la première, en 2007, à trouver un résultat similaire (les neutrinos sont arrivés plus vite que prévus), mais personne ne s’est acharné à vérifier tous les paramètres, comme au CERN. On a conclu à l’époque à une erreur de mesure et on a classé l’affaire.

L’expérience T2K, au Japon, va également chercher à reproduire l’expérience.

Et bien sûr, l’expérience OPERA se poursuit.

Affaire à suivre, donc. On reviendra sans doute dessus dès qu’il y a du nouveau.

Encore une petite ressource pour la route:

Une vidéo d’Univers Science TV (17 min): Interview de Jacques Marteau (l’un des chercheurs d’Opéra)

[Update juin 2012]

C’était finalement bien d’une erreur de mesure qu’il s’agissait. L’annonce a été faite par le CERN lors de la 25e Conférence Internationale sur la physique des neutrinos et l’astrophysique en juin 2012 à Kyoto suite à la découverte par l’équipe OPERA en février 2012 d’un problème de connexion de fibre optique. Pour en savoir plus: http://news.sciencemag.org/2012/06/once-again-physicists-debunk-faster-light-neutrinos

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  • Jorj X. McKie

    Salut,
    Pour la super nova de 1987 c’est plutôt avec 4 ans d’avance sur les photons que les neutrinos seraient arrivés, si l’on suivait les résultats de l’expérience OPERA. Une broutille 🙂

  • Ooooops… Merci! Je corrige de ce pas dans la version écrite

  • Raoul

    Je vais faire le casse pied. Sur l’intrication quantique c’est la corrélation qui est instantanée pas la communication.
    L’intrication ne permets pas le transport d’information (la causalité est sauf).

  • Ethaniel

    Argh, non, pitié, pas le non-paradoxe des jumeaux, pas ça !
    Ah ben si, le paradoxe de Langevin a, une fois de plus, été complètement massacré =_=…
    « L’exemple le plus frappant est le fameux paradoxe des jumeaux: on prend deux jumeaux, on en envoie un faire un petit tour de la galaxie en fusée à un vitesse proche de la vitesse de la lumière tandis que l’autre reste sur terre. Et bien, au bout de quelques dizaines d’années, quand la fusée revient, l’individu qui a voyagé n’a pris que quelques rides, tandis que son jumeau resté sur terre est déjà un vieillard grabataire. »
    Non, cette différence d’âge N’EST PAS un paradoxe, aucune loi logique n’est violée : c’est certes un résultat surprenant, mais tout ce qu’il y a de plus normal dans le cadre de la relativité restreinte.
    Bien, reprenons…

    Thomas (les prénoms sont de mon crû ^^), le jumeau resté sur Terre, voit son frère François voyager à bord de sa fusée à une vitesse proche de celle de la lumière, et si Thomas voit François se déplacer presque à la vitesse de la lumière, alors, grâce à la relativité restreinte, Thomas voit François vieillir très lentement, très très lentement, d’où, *du point de vue de Thomas*, l’âge encore jeune de François dans sa fusée quand il retrouve sur Terre Thomas qui, lui, a bien vieilli.
    On a eu le point de vue de Thomas sur Terre, prenons maintenant le point de vue de François dans sa fusée : ce qu’il voit, lui, c’est son frère Thomas (ainsi que la Terre et le reste de l’humanité) se déplacer par rapport à lui à une vitesse proche de celle de la lumière (si la fusée se déplace par rapport à la Terre, alors la Terre se déplace par rapport à la fusée, à la même vitesse mais dans le sens opposé), et si François voit Thomas se déplacer presque à la vitesse de la lumière, alors, grâce à la relativité restreinte, François voit Thomas vieillir très lentement, très très lentement, d’où, *du point de vue de François*, l’âge encore jeune de Thomas sur Terre quand il assiste à l’atterrissage de la fusée de François qui, lui, a bien vieilli.
    Ainsi, du point de vue de Thomas, François n’a presque pas vieilli et se retrouve bien plus jeune que lui, tandis que du point de vue de François, c’est Thomas qui n’a pas vieilli et qui se retrouve bien plus jeune que lui : chaque frère voit l’autre bien plus jeune que lui-même, or chacun ne peut pas être à la fois bien plus jeune ET bien plus vieux que l’autre, c’est LÀ qu’est le paradoxe logique (on ne peut pas avoir à la fois x>y et x<y), et non dans la différence d’âge.

    Pour ce qui est de la résolution du paradoxe, il faut se souvenir que la fusée quitte la Terre puis revient, donc a obligatoirement fait demi-tour à un moment donné : durant ce demi-tour, François subit une accélération qui va lui faire sentir physiquement que sa vitesse est en train de changer, mais surtout qui va invalider *pendant la durée de l’accélération* le point de vue décrit plus haut, puisqu’au lieu de voir Thomas vieillir lentement, il va durant cette période le voir vieillir vraiment très rapidement, prenant bien plus d’années que tout ce qu’il peut « économiser » durant les phases de voyage à vitesse constante.
    À cause de cette accélération subie par François (accélération inévitable pour que la fusée rentre sur Terre), ce dernier ne verra finalement pas Thomas bien plus jeune que lui, mais bien plus vieux, ce qui résout le paradoxe puisque les deux frères constatent finalement la même chose, un Thomas bien vieux et un François encore jeune.

    ########

    « On notera toutefois que l’expérience MINOS fut la première, en 2007, à trouver un résultat similaire (les neutrinos sont arrivés plus vite que prévus), mais personne ne s’est acharné à vérifier tous les paramètres, comme au CERN. On a conclu à l’époque à une erreur de mesure et on a classé l’affaire. »
    Il est important de noter que si, pour MINOS, « personne ne s’est acharné à vérifier tous les paramètres », ce n’est pas parce qu’ils sont plus paresseux, plus bêtes ou plus je-ne-sais-quoi que ceux d’OPERA, c’est uniquement parce que l’incertitude (l’écart type σ) était du même ordre que l’excès mesuré, lequel pouvait donc être une très banale fluctuation statistique comme on en mesure tous les jours en Physique, alors que pour OPERA, l’incertitude (7.4 ns) est 8 fois plus petite que l’excès mesuré (60 ns), ce qui élimine presque à coup sûr la fluctuation statistique (mais pas l’erreur systématique, bien évidemment).

    ########

    À ces deux détails près, très bon dossier résumant bien l’affaire à son stade actuel, merci =) !

  • Guillaume Bonnot

    Au sujet de la supernova, j’ai écouter un autre podcast récemment, ou le physicien qui etait invite expliquait le fait que les neutrinos soient arrivés avant les photons vraiment simplement :
    les photons voyagent en courbe, alors que les neutrinos voyagent en ligne droite.
    Du coup la logique est bien respecté :
    vitesse neutrino < vitesse lumiere
    distance parcourue par les neutrinos < distance parcourue par la lumiere

    A verifier, j'ai pas retrouve la source, mais je vous tiendrais au courant.

  • Ethaniel

    @Guillaume Bonnot > J’avoue être plus que totalement dubitatif à propos de cette histoire de « voyage en courbe » ou « en ligne droite » : pour aller d’un point A (au hasard, un point à proximité immédiate de Sanduleak -69° 202a) à un point B (toujours au hasard, un point sur la troisième planète autour du Soleil ^^), les particules — photons comme neutrinos — suivent des géodésiques de l’espace-temps (c.f. intégrale de chemin de Feynman qui, par interférence constructive des amplitudes de transition, redonne le principe de moindre action, et donc les géodésiques), c’est-à-dire les trajectoires les plus courtes en temps, autrement dit, dans un milieu d’indice de réfraction homogène, la « ligne droite » (hors courbures gravitationnelles de l’espace-temps qui affectent de la même manière les géodésiques des particules).
    Donc à moins que l’indice de réfraction (1 dans le vide) soit par endroit supérieur à 1 pour les photons mais pas pour les neutrinos, il n’y a aucune raison pour que les photons « voyagent en courbe », leur trajectoire naturelle (comme pour toute particule) étant la « ligne droite ».
    On notera que l’explication de l’article est (presque) la bonne : « tandis que les photons, absorbés et réémis à plusieurs reprises n’ont pas pu prendre cette avance », ces absorptions/réémissions donnant un « indice de réfraction effectif » supérieur à 1 et donc une vitesse effective de la lumière inférieure à celle dans le vide (*), tandis que les neutrinos, n’interagissant (quasiment) pas avec les autres particules, ne sont pas absorbés/réémis (le pouillème absorbé n’étant d’ailleurs pas réémis) et voyagent donc à la vitesse c (moins un nano-pouillème dû à leur masse non nulle) dès leur création (cela n’est pas dû « à la légèreté des neutrinos » comme le dit l’article, d’où mon « (presque) » plus haut, mais bien à la quasi-absence d’interaction avec les autres particules).
    C’est donc le voisinage très immédiat de l’étoile en implosion qui est la cause du retard de 3h des photons sur les neutrinos, et absolument pas un prétendu « voyage en courbe » sur les 168 000 années-lumière qui ont suivi.

    (*) Saviez-vous qu’un neutrino créé au centre du Soleil met moins de 3s à en sortir (R/c) tandis qu’un photon met, à cause de ces absorptions/réémissions, entre 10 000 et 170 000 ans à en sortir ?
    http://sunearthday.nasa.gov/2007/locations/ttt_sunlight.php

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  • Ethaniel

    ## Commentaire valant à la fois pour ici et pour http://webinet.cafe-sciences.org/articles/si-la-relativite-generale-metait-contee/ ^^” ##

    Il y a effectivement de la marge dans la notion de paradoxe, entre d’un côté l’origine étymologique (« para – doxa », « contraire à l’opinion commune ») et de l’autre côté son acception plus restrictive en sciences (« qui contient ou implique une contradiction logique »)(*).
    Cependant, Langevin et ses successeurs ont bien le caractère « contradiction logique » en tête lorsqu’il s’agit du paradoxe des jumeaux, la dilatation du temps n’étant pour eux qu’un fait accepté.
    Pour la dilatation du temps en elle-même, j’ai toujours lu le qualificatif de « résultat contre-intuitif de la RR », jamais celui de « résultat paradoxal » (mais j’avoue être très très loin d’avoir tout lu sur la RR), et jamais ce résultat n’a été montré en considérant deux frères jumeaux puisqu’il est totalement inutile que les deux observateurs aient le même âge au départ pour appréhender ce phénomène : l’utilisation des jumeaux n’a de sens que pour la *symétrie* de leur point de vue.

    Donc pour résumer, oui, la dilatation du temps est paradoxale (i.e. contre-intuitive), mais non, le mot « paradoxe » dans « paradoxe des jumeaux de Langevin » ne s’applique pas, dans ce cas précis, à la dilatation du temps.
    En fait, si je tiens tant que ça à la forme complète de ce paradoxe, c’est non seulement parce que le fait de réduire le paradoxe de Langevin à sa première prémisse en oubliant la seconde prémisse et la conclusion dénature la pensée de ce physicien, mais aussi parce que ça donne l’impression que Langevin n’a été capable que de reformuler bêtement ce qu’Einstein avait déjà énoncé, sans rien apporter au débat, alors qu’il a en réalité contribué (pas beaucoup mais quand même un p’tit peu) à la Relativité Générale, le paradoxe de Langevin étant ce qui a permis de prouver que la RR était inapplicable aux référentiels accélérés pour lesquels une nouvelle théorie était nécessaire (la RG, en l’occurrence, qui était déjà en cours d’élaboration).

    (*) Détail amusant : le paradoxe de Banach-Tarski est un théorème mathématique qui, malgré son domaine, n’est en fait pas un paradoxe logique mais simplement un résultat contre-intuitif… mais qui devient bien un paradoxe logique si l’on rejette l’axiome du choix ;).

  • Alan Vonlanthen

    Salut Ethaniel, merci de ces précisions. Comme dit – je ne sais plus où – je n’avais effectivement rien compris au paradoxe des jumeaux avant que tu ne m’engueulasses… Ça va mieux maintenant, je mourrai moins bête 🙂 Un tout grand merci!

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  • bigger sun

    théorie sur la matiere noire…il s agit probablement de résidus de thermocombustion solaire…soit de tres fine nanoparticules de suie et de fumée.