Une étude, dont les résultats intitulés «Constraint on the matter–antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations» ont été publiés dans la revue Nature, a permis de découvrir, à l'aide du détecteur Super Kamiokande au Japon, que le neutrino, une des particules les plus difficiles à détecter, se comporte différemment de l’antineutrino.

Relevons tout d'abord qu'on bien obligé de constater que «la symétrie de la nature est brisée», puisque «l’Univers est constitué de matière tandis que l’antimatière, qui a pourtant été produite à l’origine en parts égales, a presque totalement disparu». De ce fait, «depuis des décennies, les physiciens tentent de mesurer cette fêlure dans le miroir parfait des lois de la physique» qui est dénommée «violation de la symétrie charge-parité» (CP).

En 1964, «pour la première fois une différence de comportement entre des particules, appelées quarks, et leurs antiparticules, les antiquarks» a été détectée, mais elle était «trop faible pour expliquer les observations» et n’avait, jusqu'à, été suivie par aucune autre découverte de même nature».

Rappelons ici que «matière et antimatière se ressemblent beaucoup» puisqu'une particule d’antimatière est même en tout point identique à une particule de matière, à l’exception de sa charge électrique (et de quelques autres différences dans les nombres quantiques). De plus, «lorsqu’une particule rencontre son antiparticule, les deux s’annihilent immédiatement en émettant de la lumière». Autrement dit, «matière et antimatière ne peuvent pas coexister».

Alors qu'aujourd’hui, «on ne voit que de la matière autour de nous», il apparaît logique d'affirmer qu'aux «origines de l’Univers, matière et antimatière ont été produites en même temps et en quantités égales», Ainsi, l'antimatière «a, semble-t-il, totalement disparu, à l’exception de quelques produits de désintégration nucléaire d’interaction entre particules de haute énergie».

Comme la différence, découverte en 1964, «entre des quarks et des antiquarks (les particules élémentaires qui composent les neutrons et les protons)» est «trop faible pour expliquer le déséquilibre observé dans l’abondance de la matière par rapport à l’antimatière», certains chercheurs «se sont tournés vers les neutrinos qui sont les particules les plus fantomatiques que l’on connaisse»: concrètement, «des quantités impressionnantes en traversent chaque seconde la Terre de part en part sans interagir avec un seul de ses atomes» à part quelques fois.

C'est la raison pour laquelle le détecteur Super Kamiokande, a été «construit sous une montagne au Japon», afin de détecter «quelques neutrinos au rythme d’une poignée de particules par année», un faisceau de neutrinos ou d’antineutrinos lui étant «fournit à volonté» par «un accélérateur de particules situé à Tokai, près de 300 km plus loin».

Comme il «existe trois types, ou saveurs, de neutrinos: électron, muon et tau» et comme une «caractéristique surprenante de cette particule» est de changer «parfois spontanément de saveur, passant par exemple de neutrino électron à neutrino muon», un comportement appelé une 'oscillation', l'étude ici présentée a constaté que les neutrinos n'oscillent pas de la saveur muon vers la saveur électron «au même taux que les antineutrinos».

Plus précisément, «il a fallu 10 ans à l’expérience T2K (Toka to Kamioka) pour collecter suffisamment de données et obtenir une statistique significative» obtenue en corrigeant «tous biais liés au fait que l’environnement de l’expérience est évidemment constitué de matière et non d’antimatière».

En fait, l'observation en tout de 90 neutrinos électrons et de 15 antineutrinos électrons répondant aux critères, a permis de déduire, «après analyse minutieuse», qu'elle était «compatible avec une brisure maximale de la symétrie CP en faveur des neutrinos et en défaveur des antineutrinos». Cependant, ces résultats qui «montrent une forte préférence pour la matière», ne suffisent pas encore «pour affirmer formellement que la symétrie CP a été violée». Il faudra donc encore «améliorer la sensitivité de cette expérience, «augmenter l’intensité du faisceau de neutrinos et accumuler plus de données».