Chronologie de la physique des neutrinos
Quatre-vingt-quinze ans séparent une idée désespérée jetée dans une lettre de la mesure de précision d'aujourd'hui. Cette vue d'ensemble réunit les étapes qui forment le soubassement de la neutrinovoltaïque — et montre à quel point ce domaine est en réalité encore jeune : vingt-six ans se sont écoulés entre la première conjecture et la première détection, quarante-trois entre la prédiction de la diffusion cohérente et sa mesure.
Les fondements, 1930 à 1956
| Année | Étape |
|---|---|
| 1930 | Wolfgang Pauli postule, dans sa lettre au congrès de radioactivité de Tübingen — adressée à « Chers Mesdames et Messieurs radioactifs » —, une particule neutre et interagissant à peine, afin de sauver la conservation de l'énergie dans la désintégration bêta. |
| 1934 | Enrico Fermi présente la première théorie quantitative de la désintégration bêta et donne son nom à la particule : neutrino, le petit neutre. |
| 1937 | Ettore Majorana montre qu'un fermion neutre peut être sa propre antiparticule — la question reste ouverte à ce jour. |
| 1956 | Clyde Cowan et Frederick Reines mettent en évidence l'antineutrino auprès du réacteur de Savannah River. Reines reçoit pour cela le prix Nobel en 1995. |
Les années de découverte, 1957 à 1998
| Année | Étape |
|---|---|
| 1957 | Bruno Pontecorvo propose que les neutrinos puissent se transformer les uns dans les autres — l'idée de l'oscillation. |
| 1962 | Lederman, Schwartz et Steinberger montrent à Brookhaven que le neutrino muonique est une particule à part entière. Prix Nobel 1988. |
| 1968 | Raymond Davis ne mesure dans la mine de Homestake qu'environ un tiers des neutrinos solaires attendus. Le problème des neutrinos solaires commence. |
| 1974 | D. Z. Freedman prédit la diffusion élastique cohérente neutrino-noyau et écrit en même temps que sa détection sera difficile. Il devait avoir raison. |
| 1987 | La supernova SN 1987A livre 24 événements neutrinos en treize secondes — trois heures avant la lumière visible. |
| 1989 | Les mesures au LEP, au CERN, montrent : il existe exactement trois sortes légères de neutrinos. |
| 1998 | Super-Kamiokande met en évidence l'oscillation des neutrinos atmosphériques. La première preuve solide que les neutrinos ont une masse. |
Les années de l'oscillation, 2001 à 2015
| Année | Étape |
|---|---|
| 2001 | Le Sudbury Neutrino Observatory résout le problème des neutrinos solaires : les neutrinos ne manquent pas, ils ont changé de sorte. |
| 2002 | KamLAND le confirme sur des antineutrinos de réacteur et en fait une mesure au lieu d'une interprétation. |
| 2010 | IceCube, au pôle Sud, entre en service — un kilomètre cube de glace comme détecteur. |
| 2012 | Daya Bay détermine le troisième angle de mélange θ₁₃ et ouvre ainsi la porte à la question de la violation CP. |
| 2015 | Le prix Nobel de physique va à Takaaki Kajita et Arthur B. McDonald. C'est ainsi officiel : les neutrinos ont une masse — et portent une impulsion. |
Les années de précision, depuis 2015
| Année | Étape |
|---|---|
| 2015 | La Neutrino Deutschland GmbH dépose le 6 mars la première priorité, dont sortira plus tard le brevet WO2016142056A1. |
| 2016 | Le 15 septembre, la demande de brevet est publiée : une feuille de métal revêtue de graphène et de silicium. |
| 2017 | La collaboration COHERENT mesure la diffusion cohérente — 43 ans après la prédiction de Freedman, avec 6,7 σ et un détecteur de 14,6 kilogrammes. |
| 2020 | P. M. Thibado et ses collaborateurs montrent que du graphène autoporté produit un courant mesurable à partir de ses propres vibrations. Borexino mesure les neutrinos CNO du Soleil. |
| 2022 | KATRIN pousse la borne de masse en dessous d'un électronvolt. COHERENT répète la mesure avec une statistique nettement meilleure. |
| 2024 | L'équation maîtresse de Holger Thorsten Schubart est publiée — un cadre qui réunit la diffusion cohérente, le flux de muons ainsi que les contributions électromagnétiques et thermiques en une seule expression pour la puissance de sortie. |
| 2025 | KM3NeT observe un neutrino de 220 PeV, le plus énergétique jamais mesuré. La mise à niveau d'IceCube abaisse le seuil de détection en dessous de 5 GeV. |
| 2026 | JUNO, en Chine, entame les mesures avec 20 000 tonnes de scintillateur liquide. |
Ce qui reste à venir
Ces entrées sont prévues, non accomplies :
| Année | Projet |
|---|---|
| 2027 | Hyper-Kamiokande doit recevoir son premier faisceau — 258 000 tonnes d'eau comme détecteur. |
| 2030 | DUNE doit livrer ses premières données de neutrinos, sur une distance de 1 300 kilomètres. |
Ce que montre la chronologie
Trois choses ressortent à la lecture.
Les intervalles se réduisent. De Pauli à Cowan et Reines, 26 ans se sont écoulés, de Freedman à COHERENT 43. Entre COHERENT et la mesure sur un deuxième matériau de noyau, il y en a eu quatre. Le domaine a pris de la vitesse.
Les trois ancrages de la neutrinovoltaïque sont proches les uns des autres. 2015 la preuve de la masse, 2017 la preuve du transfert d'impulsion, 2020 la preuve du courant issu des vibrations du graphène. Tous trois en cinq ans — les conditions préalables à cette approche ne sont complètes que depuis peu.
Prédiction et mesure sont souvent séparées par des décennies. Dans ce domaine, c'est normal et ce n'est pas une objection : Pauli a attendu 26 ans, Freedman 43, Pontecorvo 41. Qui veut mesurer des neutrinos a besoin de patience et de détecteurs toujours meilleurs.
Termes associés
- Oscillation des neutrinos — le phénomène derrière les années 1957 à 2015
- Prix Nobel de physique 2015 — la distinction obtenue pour cela
- COHERENT — l'expérience de 2017
- Diffusion élastique cohérente neutrino-noyau — le processus prédit en 1974
- L'équation maîtresse — l'entrée de 2024
- Brevet WO2016142056A1 — les entrées de 2015 et 2016
- Neutrinovoltaïque — l'approche dans son ensemble
Sources
- Académie royale des sciences de Suède : Scientific Background — Neutrino Oscillations (2015).
- D. Z. Freedman : Physical Review D 9, 1389 (1974).
- D. Akimov et al. (COHERENT) : Science 357, 1123–1126 (2017) ; Physical Review Letters 129, 081801 (2022).
- P. M. Thibado et al. : Physical Review E 102, 042101 (2020).
- Collaboration KM3NeT : Nature 638 (2025).
- WIPO : WO 2016/142056 A1, publié le 15 septembre 2016.
- Particle Data Group : Review of Particle Physics (2024).
- neutrino-research.com, Timeline of neutrino physics, consulté le 3 septembre 2026 — base de la datation de l'entrée de 2024.