Frederick Reines n’a pas seulement trouvé une particule. Il a prouvé qu’il en existait une alors que le reste du monde scientifique se demandait encore si elle pouvait être vue. Né à Paterson, New Jersey, en 1918, Reines a passé sa vie à chasser les fantômes dans la sous-structure atomique. Sa récompense ? Le prix Nobel de physique 1995. Il a partagé cet honneur avec Martin Lewis Perl, qui a découvert le lepton tau, mais le prix de Reines était pour quelque chose de bien plus glissant : le neutrino.
Ce petit lepton n’a presque pas de masse. Sans frais. Elle traverse la matière comme la lumière traverse le verre. Pour le trouver, il fallait plus que de bons instruments. Il a fallu un certain type d’entêtement.
Des tests de bombes aux chasses aux particules
Le chemin de Reines vers la découverte n’était pas linéaire. Il a étudié au Stevens Institute of Technology et à l’Université de New York, où il a obtenu son doctorat. en 1944. Puis vint la guerre. Il rejoint le Laboratoire national de Los Alamos, où il travaille sur les armes nucléaires jusqu’en 1959. En 1951, il supervise même des expériences d’essais d’armes nucléaires dans les Îles Marshall.
Cela ressemble à un étrange détour pour un physicien des particules. Mais pour comprendre la puissance de l’atome, il fallait comprendre ses plus petites parties. Reines ne fabriquait pas seulement des bombes. Il apprenait à mesurer l’incommensurable.
Le fantôme qui ne voulait pas rester caché
Le neutrino n’était pas une idée nouvelle. Wolfgang Pauli l’a proposé dans les années 1930 pour expliquer le manque d’énergie dans la désintégration radioactive. Enrico Fermi l’a nommé plus tard. Mais le détecter ? C’était une autre histoire. La particule interagit si faiblement avec la matière qu’elle passe généralement à travers les détecteurs sans laisser de trace.
Reines et son collègue Clyde L. Cowan Jr. ont décidé d’arrêter de deviner. Ils voulaient des preuves.
Ils ont commencé à Hanford Engineer Works à Washington. Ils ont ensuite déménagé dans les laboratoires de Savannah River, en Caroline du Sud. Leur configuration était simple dans son concept, brutale dans son exécution. Ils ont placé un énorme réservoir d’eau mélangée à du chlorure de cadmium à côté d’un réacteur nucléaire. Pourquoi un réacteur ? Parce que les réacteurs émettent des neutrinos par milliards.
Le Double Flash
L’expérience reposait sur un événement rare. Un neutrino entrerait en collision avec un proton dans l’eau. Cette collision a fait deux choses à la fois.
Premièrement, cela a créé un positron et un neutron. Le positon s’est déplacé rapidement dans l’eau, a ralenti, puis est entré en collision avec un électron. Cette collision a détruit les deux particules, libérant des photons. Ces éclairs ont été captés par des détecteurs à scintillation.
Quelques microsecondes plus tard, le neutron ralentit et fut absorbé par un noyau de cadmium. Cette deuxième interaction a libéré son propre ensemble de photons.
Voici la clé. Vous pouviez voir le premier flash. Puis, une fraction de seconde plus tard, vous avez vu la seconde.
Les enregistrements séparés des deux impacts ont donc prouvé l’existence du neutrino.
Ce deuxième signal était la preuve irréfutable. Cela a confirmé que l’interaction n’était pas un bruit de fond. C’était réel. Le neutrino était là.
Une nouvelle fenêtre sur l’univers
Reines ne s’est pas arrêtée à une seule expérience réussie. Il s’est rendu compte que la détection des neutrinos pourrait ouvrir une nouvelle façon d’observer le cosmos. Si les neutrinos pouvaient traverser les étoiles et les planètes sans être bloqués, ils pourraient transporter des informations sur les événements les plus violents de l’univers directement sur Terre.
Il a rejoint le Case Institute of Technology en 1959, puis l’Université de Californie à Irvine, où il a enseigné jusqu’à sa retraite en 1988. Il a contribué aux pionniers de l’astronomie des neutrinos, en construisant des détecteurs en profondeur pour les protéger des rayons cosmiques.
Pauli et Fermi ont imaginé le neutrino. Reines et Cowan l’ont rendu réel.
Le neutrino est encore difficile à capturer. C’est encore presque invisible.
