Problème des neutrinos solaires

Le problème des neutrinos solaires est apparu récemment avec la création de structures permettant la détection des neutrinos, et en particulier Super-Kamiokande dans les années 1990 au Japon. Il provient d'une quantité trop faible de neutrinos détectés par rapport à la valeur théorique. Des notions de physique quantique sont nécessaires pour comprendre ce problème. Les neutrinos et antineutrinos sont des particules élémentaires de masse très faible (elle était souvent supposée nulle au début des recherches), introduits dans la théorie de la physique quantique pour assurer la conservation de l'énergie dans les processus de réaction nucléaire. L'énergie des étoiles étant issue en majeure partie des réactions de fusion nucléaire, la quantité de neutrinos créés dans le cœur des étoiles est énorme. Ainsi, à chaque réaction de fusion entre 2 protons au centre d'une étoile, un positron (ou anti-électron) et un neutrino sont produits (par conservation du nombre leptonique). Insensibles à l'interaction forte et à l'interaction électromagnétique, ils traversent la matière avec laquelle ils n'interagissent que par l'interaction faible. Ainsi, à chaque seconde, de par la grande quantité de vide dont est constituée la matière, plusieurs millions de neutrinos nous traversent sans interagir, la majorité d'entre eux étant issus du Soleil (étoile la plus proche) et de la Terre (radioactivité bêta). Au cœur du Soleil, les réactions de fusion entre 2 protons produisent des de basse énergie (0 à 420 keV). Il s'ensuit un cycle compliqué de réactions nucléaires produisant des de plus hautes énergies, mais en moins grand nombre. La physique quantique prévoit qu'il doit exister 3 types principaux de neutrinos, liés aux types de fermions dont ils sont issus. On distingue ainsi : les neutrinos électroniques , principalement associés aux électrons et aux quarks up et down ; les neutrinos muoniques μ, principalement associés aux muons et aux quarks charm et strange ; les neutrinos tauiques τ, principalement associés au tau (particule) et aux quarks top et bottom (le neutrino tauique n'a pas encore été directement détecté).