[La valse des neutrinos]

Le 28 août 2025, le gigantesque détecteur JUNO, construit en Chine, a commencé son exploration des insaisissables et mystérieuses particules élémentaires que sont les neutrinos. L’objectif de ce projet ambitieux est de percer les mystères des neutrinos, ces particules quasi insaisissables qui traversent la matière à peu près sans interagir.

Situé à 700 mètres sous terre pour se protéger du rayonnement cosmique, JUNO repose sur un immense détecteur sphérique rempli de 20 000 tonnes de liquide scintillant, qui a la propriété d’émettre de minuscules flashs lumineux lorsqu’un neutrino y interagit. Environ 43 000 photomultiplicateurs, répartis autour de cette sphère, captent ces signaux infimes. La plupart des neutrinos détectés proviennent de réacteurs nucléaires de deux centrales situées à une cinquantaine de kilomètres de JUNO.

Grâce à sa grande taille et sa sensibilité élevée, JUNO devrait être aussi en capacité d’observer des phénomènes rares : neutrinos solaires, géoneutrinos, signaux de supernova, et peut-être même des événements liés à la désintégration du proton, ou même des indices vers des phénomènes « exotiques » (nouvelle physique au‑delà du modèle standard).

Le but principal de JUNO est de répondre à une question encore ouverte : dans quel ordre sont rangées les masses des trois types de neutrinos (électron, muon et tau) ? On sait qu’ils ont une masse, très faible, et qu’ils changent de type — c’est ce qu’on appelle l’oscillation des neutrinos. Mais on ignore encore quelle est leur hiérarchie : lequel est le plus lourd, lequel est le plus léger ? Résoudre cette énigme aurait des répercussions profondes, notamment sur la compréhension de la structure de l’univers ou l’origine de la matière.

Après presque dix ans de travaux, JUNO a commencé à prendre des données en août 2025. Et les premiers résultats sont très prometteurs. En moins de deux mois, les physiciens ont réussi à mesurer deux paramètres clés de l’oscillation des neutrinos avec une précision jamais atteinte : l’angle de mélange et la différence de masse-carré. Ainsi, la précision apportée par JUNO sur ces paramètres d’oscillation du neutrino représente une amélioration d’un facteur ~1,6 par rapport aux combinaisons des meilleures mesures antérieures. Cela signe une avancée importante et confirme la qualité technique du détecteur et sa capacité à produire des résultats fiables à long terme.

Grâce à ses résultats initiaux, JUNO confirme qu’il est prêt pour son programme scientifique complet. À long terme, avec plusieurs années de données accumulées, il pourrait résoudre l’énigme de l’ordre des masses des neutrinos — un pas déterminant pour la physique des particules qui pourrait orienter fortement les recherches futures, notamment sur la nature des neutrinos (sont‑ils leurs propres antiparticules ?), la violation de symétrie CP dans le secteur leptonique, ou l’existence de nouvelles particules…

Par ailleurs, la détection de neutrinos d’origine astrophysique (solaire, terrestre, supernova, atmosphérique) offrira des informations sur des processus cosmiques ou géologiques très variés : du fonctionnement du Soleil à la structure interne de la Terre, en passant par les explosions d’étoiles, faisant de JUNO un observatoire polyvalent. Même, alors que certaines hypothèses prévoient que les neutrinos pourraient révéler une nouvelle physique, au-delà de ce que le modèle standard prédit, une étude récente envisage qu’il permette de tester si les neutrinos enfreignent certaines règles mathématiques, ce qui suggérerait l’existence effective de particules ou d’interactions encore inconnues. Ainsi, avec ses dimensions impressionnantes et sa précision inédite, JUNO promet de transformer notre compréhension de l’univers invisible. Ce détecteur, discret mais redoutablement efficace, pourrait bien nous rapprocher des réponses à certaines des plus grandes questions de la physique contemporaine.