Après trois ans de recherche, une métamorphose du neutrino a été observée de manière directe pour la première fois au monde. Cette découverte ouvre la voie à une physique nouvelle.
Le phénomène a été observé au cours de l'expérience internationale OPERA qui consiste a envoyer des neutrinos formés au CERN à Genève jusqu'aux laboratoires du Gran Sasso au centre de l'Italie. Au cours de ce trajet sous la croûte terrestre long de 732 km, parcouru en à peine 2,4 millisecondes, un neutrino a changé de nature. Ces résultats ont été obtenus grâce à la collaboration entre le CERN et les Laboratoires de l'Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (INFN) du Gran Sasso dans le cadre du projet CNGS (Cern Neutrino to Gran Sasso).
Il existe trois types de neutrinos : électroniques, muoniques ou tauiques. Tous les neutrinos produits au CERN qui sont envoyés aux laboratoires du Gran Sasso sont de typeuonique, et pourtant, à destination, un des neutrinos observé s'est avéré être de type tauique. Cette observation montre qu'un neutrino a été capable de se "transformer" (dans le jargon on parle d'oscillation). Il s'agit d'un événement extrêmement rare puisque c'est la première fois qu'il est observé sur les milliards de milliards de neutrinos envoyé du CERN et arrivés aux laboratoires de l'INFN depuis 2007.
Dans le Modèle Standard établi par les physiciens pour expliquer l'Univers, les neutrinos n'ont pas de masse. Cependant, les résultats obtenus constituent une forte indication du contraire et du fait qu'ils peuvent osciller en passant d'une "famille" à une autre. Il conviendra donc de réctifier le Modèle Standard sur ce point, trouver de nouvelles explications et commencer de nouvelles recherches avec toutes les implications possibles en cosmologie, en astrophysique et en ce qui concerne la physique des particules. Cela fait 15 ans que l'on observe, à travers diverses expériences, la disparition de bon nombre de neutrinos provenant du Soleil ou d'autres sources et on l'expliquait hypothétiquement avec l'oscillation, mais c'est la première fois que ce phénomène est observé directement.
Le Modèle Standard est démenti par cette découverte en ce qui concerne les neutrinos. Ce modèle avait résisté à toutes les expériences menées jusqu'alors, mais devra être revu pour prendre en compte les résultats obtenus. Les implications de cette découverte sont immenses, et certains groupes de physiciens travaillent sur l'hypothèse qu'il existe une forme de neutrino beaucoup plus légers dont le "spin", c'est-à-dire la rotation, s'effectue vers la droite et qu'ils pourraient être les principaux candidats pour représenter la fameuse matière noire qui domine l'Univers.
Lucia Votano, directrice des Laboratoires du Gran Sasso de l'INFN s'est félicitée de cette expérience : "Ce résultat important arrive après une décennie de travail intense [...] avec le soutien du Laboratoire et en confirme encore une fois la position de leader parmi les laboratoires souterrains dans le monde dédiés à la physique astro-particulaire."