Module optique du détecteur de neutrinos Antarès. © Dapnia/CEA
Le centre du Soleil est le siège de réactions de fusion nucléaire qui transforment l’hydrogène en hélium.
Le processus produit aussi de fantomatiques particules nommées neutrinos. Au cœur de notre étoile, la température est suffisamment importante pour amorcer la réaction de fusion entre deux protons, première étape d’une chaîne de réactions nucléaires qui aboutissent à la formation d’hélium. Cette réaction produit un noyau de deutérium (isotope de l’hydrogène), un positon, alter ego positif de l’électron chargé négativement et, bien sûr, de l’énergie. C’est le physicien suisse d’origine autrichienne, Wolfgang Pauli (1900-1958) qui, pour sauver le principe de conservation de l’énergie, suggère en 1930 de faire intervenir une particule supplémentaire non observée et de masse supposée nulle. Une équipe japonaise apportera en 1998 la preuve expérimentale de l’existence de la masse des neutrinos ; cette découverte, brique capitale à l’édifice de la physique des particules, a rapporté à son auteur, Masatishi Koshiba, le prix Nobel de physique en 2002. De charge électrique nulle et de masse quasiment nulle (inférieure à 10-33 gramme), le neutrino n’interagit que très faiblement avec la matière. Chaque seconde, 65 milliards de neutrinos frappent le moindre centimètre carré de la surface terrestre et presque aucun n’est arrêté ! C’est pourquoi on a construit des détecteurs de grande taille, installés soit dans une mine (comme celle de Sudbury, au Canada), sous l’eau (projet Antarès en mer Méditerranée), ou encore dans un tunnel (Gran Sasso, sous le Mont-Blanc) pour se protéger des autres rayonnements cosmiques.
Une épaisse couverture de terre ou d’eau joue alors le rôle d’un tamis qui ne laisse passer que les particules les plus pénétrantes. Le bilan scientifique de ces expériences est impressionnant car il a permis l’observation des neutrinos émis par la supernova apparue dans le grand nuage de Magellan en 1987 et dont on a pu suivre l’explosion en différé (170 000 ans plus tard !) grâce au télescope spatial Hubble.