Une force étrange qui contourne les normes traditionnelles de la physique a contribué à effacer une tache sur les fondements de la physique des particules.
Il s'agit d'un phénomène appelé « force des neutrinos », par lequel les neutrinos pourraient théoriquement s'associer pour transmettre des influences entre les particules. Deux objets ressentiraient cette force subtile lorsqu'ils échangeraient des paires de neutrinos. Cet effet ne se limite pas non plus aux neutrinos. Les électrons et autres particules pourraient transmettre des forces similaires. C'est un concept contre-intuitif, car ces particules ne sont pas du type communément associé à la transmission de forces, selon la théorie bien établie des physiciens des particules, appelée modèle standard.
Aujourd’hui, les physiciens rapportent que les expériences semblent déjà influencées par de tels effets. L’inclusion de ces forces dans les prédictions théoriques résout un subtil décalage, ou tension, avec les expériences, rapportent les physiciens dans un article soumis en février à arXiv.org. Une fois les forces prises en compte, « la tension a complètement disparu », explique le physicien théoricien Victor Flambaum de l'Université de Nouvelle-Galles du Sud à Sydney, co-auteur de l'article.
La force des neutrinos et ses apparentées ont longtemps été négligées, considérées comme sans importance. Mais « c'est un effet plus important que quiconque ne l'avait imaginé », déclare le physicien John Behr du centre canadien des accélérateurs de particules TRIUMF, qui n'a pas participé aux travaux. « Si vous en tenez compte, vous obtenez un meilleur accord. Je pense que tout le monde conviendrait que c'est intéressant. »
Selon le modèle standard, les forces sont transmises par une classe de particules appelées bosons. Par exemple, les particules de lumière, ou photons, sont des bosons qui transmettent des forces électromagnétiques. Une autre classe de particules, appelées fermions, constitue la matière : pensez aux électrons.
Les neutrinos sont des fermions, on ne s'attend donc pas à ce qu'ils transmettent des forces. Mais deux fermions peuvent s’associer pour agir comme un boson. Dans les années 1960, les scientifiques ont réalisé que cela impliquait la possibilité d’une force neutrino.
Les neutrinos font partie des particules les plus éthérées de la nature. Ils interagissent rarement avec d’autres matières. Ils n'ont pas de charge électrique et une masse limitée. Détecter ne serait-ce qu'un seul neutrino est un défi, sans parler d'une force rare produite par deux d'entre eux. « En fin de compte, cette force est si petite que jusqu'à présent nous n'avons jamais pu la voir », explique le physicien théoricien Yuval Grossman de l'Université Cornell.
Mais peut-être que la force des neutrinos pourrait avoir une influence méconnue sur certaines expériences très précises, ont rapporté Grossman et ses collègues en décembre 2025 dans Lettres d'examen physique.
L'équipe a proposé que la force des neutrinos puisse avoir un effet sur les mesures de violation de parité dans les atomes. Il s’agit d’un phénomène dans lequel des systèmes qui sont des images miroir les uns des autres ne se comportent pas de manière identique. C'est comme si une horloge conçue pour tourner dans le sens des aiguilles d'une montre se comportait différemment d'une horloge conçue pour tourner dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. On sait que la violation de la parité se produit à travers l'interaction faible, l'une des quatre forces fondamentales de la nature. C'est ainsi que les neutrinos interagissent, il était donc logique de penser que la force des neutrinos pourrait être pertinente.
Notamment, les résultats des expériences de violation de parité sur les atomes de césium différaient légèrement des prédictions du modèle standard. Les physiciens sont constamment à l’affût de ces écarts mineurs. On pense que le modèle standard doit s'effondrer quelque part, en raison de mystères persistants tels que la nature de la matière noire, une substance invisible qui semble imprégner le cosmos. Dans le cas d’une violation de la parité dans le césium, la différence était suffisamment petite pour être due au hasard. Mais étant donné les enjeux, même un soupçon de décalage peut attirer l’attention.
Grossman et ses collègues ont souligné que la force des neutrinos pourrait expliquer l'écart, mais ils n'ont pas complètement calculé l'impact de la force sur les expériences avec le césium. Flambaum et un collègue, dans le nouvel article, ont étoffé le calcul et ont constaté que l'inclusion des forces négligées résolvait l'écart. Mais il s’est avéré que les neutrinos ne représentaient qu’une partie de l’histoire. Des forces similaires portées par des paires de quarks, d'électrons et d'autres particules étaient responsables de l'essentiel du déplacement.
Cette nouvelle harmonie est une bonne nouvelle pour la physique. « C'est très bien que les théoriciens s'améliorent de plus en plus, et c'est important », déclare le physicien Dmitry Budker de l'université Johannes Gutenberg de Mayence en Allemagne. « L'histoire continue et c'est amusant à regarder. »
