Il n'y a pas trois familles de neutrino mais six !(*)

Que les spécialistes se rassurent, il n'y a bien que trois familles de neutrinos mais ce sont des familles assez compliquées. Habituellement, on présente chaque famille associée à un lepton, soit un électron, soit un muon, soit un tau. Depuis une dizaine d'année, l'on sait que ces neutrinos ont une masse et que durant leur voyage ils peuvent passer d'une famille à une autre. C'est l'oscillation des neutrinos mise en évidence au Japon dans l'expérience Superkamiokande ou au Canada dans l'expérience SNO. Il y a donc trois types de métamorphoses possibles. Chacune est décrite par des paramètres, dits angles de mélange, que les expériences précédentes ont permis de mesurer. Le dernier angle est censé être mesuré par une expérience en cours, Double Chooz en France (lire aussi ici le récit d'une visite de presse).

Là où cela se complique c'est que ces angles apparaissent, mathématiquement, dans une matrice trois par trois dont les valeurs propres ne sont pas les neutrinos électron, muon ou tau !?! Ces états propres sont baptisés sobrement...1,2,3. Par définition ils gardent leur identité et leur masse lors d'un voyage : ils n'oscillent donc pas. Mais en fait ils n'existent pas vraiment dans la nature (sauf cas très exceptionnel). Les neutrinos produit lors d'interactions entre particules sont les neutrinos électron, muon ou tau. Un de ces neutrinos peut être décrit comme une combinaisons de neutrinos 1, 2, 3 en proportion bien définie au départ.
Par conséquent, leur nature peut changer au cours du voyage en fonction de l'interaction entre les neutrinos 1, 2 et 3 (due à des interférences quantiques). A la fin les proportions sont changées ; c'est le phénomène d'oscillation. Ainsi la théorie prédit que la disparition des antineutrino électrons émis par la centrale de Chooz dépendra de l'interaction 1-3 (le fameux angle de mélange). Plus l'angle est important, plus le déficit sera grand.



(*)Bon d'accord, c'est abusif et cette notion se retrouve chez d'autres particules moins connues comme les Kaons