Des particules plus rapides que la lumière : Einstein se fait dépasser

Une équipe internationale de chercheurs a mesuré une particule dépassant la vitesse de la lumière, pourtant considérée comme infranchissable selon la théorie de la relativité élaborée par Albert Einstein en 1905. Ce dernier expliquait en effet que la vitesse de la lumière était une constante et par ailleurs qu’aucune particule ne pouvait la dépasser. C’est pourtant chose faite.

Les mesures effectuées par les spécialistes de l’expérience internationale Opera montrent que des neutrinos – des particules élémentaires de la matière – ont parcouru les 730 km séparant les installations du CERN à Genève du laboratoire de Gran Sasso (Italie) à une vitesse de 300.006 kilomètres par seconde : cela représente 6km/s de plus que la vitesse de la lumière. Un résultat « totalement inattendu » et « étonnant » pour les physiciens qui observent cette petite mais significative avance des neutrinos sur la lumière.

« Ces particules, qui ont été flashées à une vitesse supérieure à celle de la lumière, sont arrivées 20 mètres plus loin que ce qui leur serait permis si elles allaient à la vitesse de la lumière », précise le théoricien et physicien Pierre Binétruy, directeur du laboratoire APC (AstroParticules et Cosmologie), piloté par l’Université Paris Diderot, le CNRS, le CEA et l’Observatoire de Paris. Si ces résultats sont confirmés par d’autres expériences, ils pourraient ouvrir des perspectives théoriques nouvelles. « Cela remet en question les bases de la théorie de la relativité », confirme Pierre Binétruy. Einstein avait-il pour autant tort ? « Non, affirme le physicien. Ces résultats indiquent qu’il faut élargir la théorie, qui a un certain domaine de validité : Einstein ne s’est pas trompé, sa théorie était juste incomplète ».

« Ces mesures présentent de faibles incertitudes et une statistique telle que nous accordons une grande confiance à nos résultats », explique Dario Autiero, chercheur du CNRS à l'Institut de physique nucléaire de Lyon. « Nous avons donc hâte de confronter nos mesures avec celles en provenance d'autres expériences, car rien dans nos données ne permet d'expliquer pourquoi nous semblons observer des neutrinos en excès de vitesse. » Les chercheurs ont été les premiers surpris par les résultats de leur étude. À tel point qu’ils ont recalibré leurs instruments de mesure, vérifié les relevés topographiques, fait appel à des collègues extérieurs pour étudier à nouveau le dispositif : mais même en traquant ainsi la moindre faille dans leur expérience le résultat est resté le même. « 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. Quant à l’explication de cet excès de vitesse des particules, Pierre Binétruy envisage deux solutions : « soit ces neutrinos sont réellement allés plus vite que la vitesse de la lumière, soit ils ont pris un raccourci en prenant la tangente dans une hypothétique dimension supplémentaire qui serait accessible à ces particules ». Seules des études approfondies éclairciront cette question.
L’expérience Opera a été inaugurée en 2006 et les résultats ont été publiés vendredi matin.

Marion Roucheux

Crédit photo : CNRS Photothèque  /  FADAY Jean-Marc

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