énoncé par Einstein dans la théorie de la relativité restreinte.
On se rappelle que le 23 septembre 2011 que les physiciens de l’expérience Opéra qui étudient les oscillations de neutrinos muoniques produits au Cern à Genève, formèrent un faisceau de particules qui fut envoyé à travers la terre en direction du détecteur enfoui sous le Gran Sasso en Italie à 730 km, et ils annoncèrent prudemment, avec toutes les réserves qui s’imposent, que le temps chronométré mis par ces particules conduisait à une vitesse de transfert supérieure à celle de la lumière, voir Le bozon de Higgs la particule divine.
La vitesse déduite de ces expériences donnaient un temps inférieur de 60,7±(6,9)stat±(7,4)syst ns (les parenthèses expriment incertitudes de mesures) à celui attendu pour des particules se déplaçant à la vitesse de la lumière. Cela pourrait signifier que les neutrinos se sont déplacés à une vitesse supérieure à la vitesse de la lumière et seraient ainsi supraluminiques. Le décalage observé correspondait à un écart sur la vitesse de la lumière de 7,4 km/s pour une vitesse des neutrinos de 299.799,9 ± 1,2 km/s, Wikipédia.
Cette annonce avait provoqué une bombe dans le microcosme scientifique remettant en cause la théorie de la relativité restreinte d’Einstein qui date 1905. Le principe de la relativité restreinte est que toutes les lois physiques sont indépendantes du logiciel de référence, hormis la gravitation. En 1895 Lorentz pose les fondements de l’électrodynamique de Maxwell-Lorentz, ou théorie de l’éther et des électrons, en supposant outre l’éther, et comme d’autres avant lui, l’existence d’électrons. Il présuppose que l’éther est complètement au repos, et n’est pas entraîné par les électrons. Il en découle la conséquence importante que la vitesse de la lumière est totalement indépendante de la vitesse de sa source. Or Lorentz reconnait que sa théorie va à l’encontre du principe de l’action et de la réaction, car l’éther peut agir sur la matière, tandis que la matière ne peut pas réagir sur l’éther. En 1905 Einstein donna une interprétation nouvelle de l’électromagnétisme de Lorentz en éliminant la comparaison mécanique de Descartes sur le mouvement des planètes comme des tourbillons dus à de grands tourbillons d’éther, (matière subtile composée de minuscules globules transparents, remplissant l’espace et qui les emportent et les maintiennent sur leurs trajectoires). L’éther intervint d’une façon gravitationnelle et luminifère, qui porte la lumière, en physique pré-relativiste jusqu’à l’avènement de la relativité restreinte.
Cette physique qualitative était propre à justifier le mouvement des planètes de manière mécaniste, en réfutant l’existence du vide. Ce même éther était supposé transmettre instantanément la lumière sous la forme d’une pression. L’éther était dans l’antiquité un Dieu de la mythologie Grecque et tout au long de l’antiquité l’éther incarnait le vide. Au 18ème siècle on en parlait encore dans le cadre de l’optique et de l’électromagnétisme.
A partir du rejet de l’éther, Albert Einstein élargit le principe de la relativité de Galilée qui exprimait que toutes les lois sont identiques dans tous les référentiels galiléens. Einstein va donc plus loin non seulement pour les lois de la mécanique mais aussi pour toutes celles de la physique électromagnétisme inclus. Cette position s’accorda avec l’expérience d’interférométrie de Michelson et Morley 1887, démontrant l’invariance de la vitesse de la lumière. L’invariance des lois de l’électromagnétisme, équations de Maxwell-Lorentz, voir ici, implique que celle de la célérité, (vitesse de propagation d’une onde), de la lumière est supposée avoir une vitesse finie et identique dans tous les référentiels. Les quatre équations de Maxwell-Lorentz évaluent théoriquement la célérité de la lumière à c= 1/√ε0 μ0 =(environ) 3.108 m/s, ε0, μ0 étant la permittivité diélectrique du vide et sa perméabilité magnétique.
Le 23 février la collaboration Opera informe dans un communiqué de ses organismes de financement et les laboratoires hôtes qu’elle a identifié deux effets susceptibles d’avoir une influence sur la mesure du temps de parcours des neutrinos. Pour ces deux effets, de nouveaux tests, réalisés avec un faisceau à paquets courts, sont nécessaires. L’hypothèse est confirmée, l’un des effets accroît l’ampleur du résultat mesuré, tandis que l’autre le diminuerait. Le premier effet serait dû à un oscillateur utilisé pour les synchronisations GPS, ce qui pourrait avoir conduit à surestimer le temps de transfert des neutrinos. Le second effet concerne le connecteur à fibres optiques qui transmet le signal GPS externe à l’horloge maîtresse de l’expérience Opera. L’analyse de ces deux effets est en cours par les collaborateurs Opera.
«Nous demandons à faire des vérifications lorsque les particules seront à nouveau disponibles fin mars au CERN. Mais nous n’avons pas la certitude que ces deux effets expliquent notre résultat. Ils pourraient très bien affecter la mesure dans un sens ou dans l’autre», a précisé Dario Autiero, le responsable scientifique d’Opera, Le Monde.fr. Il faut remarquer qu’il s’agit de nanoseconde c’est à dire 10-9 seconde, et que la précision et la fiabilité des composants mis en œuvre pour les mesures sont primordiales. On entre là dans un domaine de mesure ou tout est possible.
L’erreur serait dans l’hypothèse qu’elle se vérifie de 0,0024 %, cela serait suffisant pour remettre en cause les fondements de la physique fondamentale basée sur l’invariance de la vitesse de la lumière quelques soient les référentiels.
Parmi les chercheurs de la collaboration Opéra 160 étaient en désaccord avec cette publication ainsi qu’avec la publication, la veille d’un article faisant état de tout le processus de mesure, sur le site arXiv, l’archive mondialement célèbre. L’article présentait les éventuelles sources d’erreurs qui auraient pu expliquer l’avance des 60 nanoseconde des neutrinos sur la vitesse de la lumière que nous connaissons, Laurent Sacco Futura-Sciences.
Selon l’article des particules mesurées à une vitesse supérieure à celle de la lumière du 23 septembre 2011,
«Nous avons beaucoup hésité à communiquer, mais nous ne pouvions pas accepter que la rumeur se répande. Et nous devons stimuler d’autres groupes pour qu’ils fassent eux-mêmes des tests et des contrôles», explique Stavros Katsanevas, directeur-adjoint de l’In2p3, l’institut du CNRS chargé de la physique des particules. «Sur une expérience semblable, Minos, des Américains avaient aussi détecté il y a quelques années une déviation, mais pas aussi significative. Dans le cas d’Opera, le hasard ne peut pas être à l’origine de l’écart de vitesse», précise Stavros Katsanevas.
«Restent donc deux hypothèses, un biais dans la mesure non pris en compte ou un nouveau phénomène physique. Dans le premier cas, l’annonce se dégonflerait. Dans le second, ce serait au contraire une explosion. Les théoriciens ont en effet quelques idées pour dépasser la vitesse de la lumière. Cette propriété découle en fait de la structure continue de l’espace-temps et du postulat que partout les lois de la physique sont identiques. Or rien ne dit que notre espace-temps ne puisse être discontinu, fragmenté à toutes petites échelles. Si tel est le cas, tout devient possible ou presque: des particules peuvent dépasser la vitesse de la lumière».