DÉCOUVERTE

Révolution scientifique: des particules plus rapides que la vitesse de la lumière

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23. septembre 2011, 06h45

LeMatin.ch & les agences

"Totalement inattendu": des physiciens pensent avoir mesuré une particule dépassant la vitesse de la lumière, pourtant considérée comme une "limite infranchissable" dans la théorie d’Einstein.

Si la mesure est confirmée, ses implications défient encore la compréhension. © DR

Selon les mesures effectuées par les spécialistes de l’expérience internationale Opera, des neutrinos - particules élémentaires de la matière - ont parcouru les 730 km séparant les installations du CERN à Genève du laboratoire souterrain de Gran Sasso (Italie) à une vitesse de 300.006 kilomètres par seconde, soit 6 km/s de plus que la vitesse de la lumière.

"Autrement dit, sur une course de fond de 730km, les neutrinos franchissent la ligne d’arrivée avec 20 mètres d’avance" sur la lumière si elle avait parcouru la même distance à travers l’écorce terrestre, précise le CNRS.

Et il ne s’agit pas d’un exploit unique: les résultats publiés par le CERN et le CNRS sont le fruit de trois ans de données et de l’observation de plus de 15.000 neutrinos, avec une marge d’erreur record de seulement 10 milliardièmes de seconde. "Je ne m’attendais pas du tout à ça, on a passé six mois à refaire tout de zéro", a expliqué jeudi à des journalistes Dario Autiero, chercheur à l’Institut de physique nucléaire de Lyon et responsable de l’analyse des mesures d’Opera.

Dérive des continents prise en compte

Recalibrage des instruments de mesures par les plus grands experts indépendants, vérification des relevés topographiques, du tunnel à particules... même la dérive des continents et le séisme dévastateur de L’Aquila ont été pris en compte.

Les scientifiques internationaux ont traqué la moindre faille dans leur expérience sans parvenir à un résultat différent: les neutrinos semblent bel et bien avoir voyagé plus vite que la lumière, défiant du même coup la théorie de la relativité d’Einstein!

"Compte tenu de l’énorme impact qu’un tel résultat pourrait avoir pour la physique, des mesures indépendantes s’avèrent nécessaires afin que l’effet observé puisse être réfuté ou bien formellement établi", souligne le CNRS. "C’est pourquoi les chercheurs de la collaboration Opera ont souhaité ouvrir ce résultat à un examen plus large de la part de la communauté des physiciens" et l’ont publié, ajoute l’organisme de recherches français.

Raccourci dans une autre dimension?

Si la mesure est confirmée, ses implications défient encore la compréhension. Pour Pierre Binetruy, directeur du Laboratoire Astroparticules et cosmologie à Paris, cela peut vouloir dire que "des particules ont trouvé un raccourci dans une autre dimension", et donc qu’il existerait dans l’univers davantage que les quatre dimensions (les trois dimensions dans l’espace auxquelles s’ajoute celle du temps).

"Il se peut aussi que la vitesse de la lumière ne soit pas la vitesse limite", estime-t-il, tout en soulignant que le record battu par le neutrino ne signifierait pas forcément "qu’Einstein s’est trompé". "Einstein n’a pas prouvé que Newton avait tort, il a trouvé une théorie plus générale" qui s’est superposée à celle de Newton. "Newton est correct quand la vitesse est petite par rapport à celle de la lumière", a renchéri Stavros Katsanevas, directeur adjoint de l’Institut de physique nucléaire.

De la même manière, la trouvaille d’Opera pourrait signifier que la théorie d’Einstein "est valable dans certains domaines mais qu’il existe une théorie encore plus globale, comme des poupées russes (...) ça ouvre de nouveaux champs", ajoute M. Binetruy.

Tout en se réjouissant des nouvelles perspectives qui s’offent à eux, les physiciens appellent à la plus grande "prudence" tant que les mesures n’auront pas été "vérifiées avec un système complètement différent", insiste Dario Autiero. C’est le but visé par le projet Minos aux Etats-Unis, qui était déjà parvenu voici quelques années, entre le Fermilab de Chicago et une mine proche de la frontière canadienne, à un résultat similaire à celui d’Opera.

A l’époque, la marge d’erreur était jugée trop importante pour que la mesure soit recevable, mais les chercheurs américains planchent désormais sur une nouvelle expérience d’une précision sans précédent. Elle devrait aboutir d’ici environ trois ans, selon Stavros Katsanevas.