Un excellent outil
Jack Steinberger est arrivé au CERN en 1968 et a travaillé sur de nombreuses expériences sur les neutrinos. Le prix Nobel de physique lui fut décerné en 1988, ainsi qu’à Léon Lederman et Melvin Schwartz, pour la méthode de faisceau de neutrinos qu’ils développèrent à l’Université de Columbia et leur découverte de l’existence d’au moins deux types de neutrinos.
« Les neutrinos constituent un excellent outil pour étudier la structure des nucléons. Ils ne sont en effet pas embarrassés par la complexité de l’interaction forte. Alors que le super synchrotron à protons (SPS) était encore en construction, le CERN décida de construire un faisceau de neutrinos dans lequel quatre expériences seraient alignées. Notre expérience, CDHS (pour CERN, Dortmund, Heidelberg et Saclay), était en troisième position.
Le détecteur pesait 1 250 tonnes et était constitué de plaques circulaires en fer, regroupées en modules de 5 ou 15 plaques, séparés par des détecteurs. Notre plan initial pour le détecteur était très différent. Il devait être constitué de deux parties : la partie avant servirait de cible pour les neutrinos et d’instrument de mesure des gerbes de particules et serait suivie par un aimant dans lequel seraient intercalés des détecteurs de traces pour les seules particules pénétrantes, les muons. Toutefois, la direction, n’appréciant pas cette partie avant, proposa que nous réalisions cette expérience en combinant notre aimant avec un équipement fourni par une autre équipe. Cela ne nous enthousiasmait pas. Nous n’étions pas convaincus par l’autre méthode et préférions rester indépendants. C’est alors que nous nous sommes aperçus que l’aimant pouvait être transformé de manière à remplir toutes les fonctions simultanément, en améliorant la capacité du détecteur. Je m’en souviens comme une bonne illustration des limitations de notre vision, puisque nous n’avions pas entrevu cette possibilité au départ. Cela montre aussi que d’un mal peut venir un bien.
Le détecteur CDHS fut utilisé au CERN de 1977 à 1983. Avec l’aide des neutrinos nous avons appris beaucoup sur le Modèle standard ainsi que sur la structure du nucléon. Le résultat le plus important des expériences avec les neutrinos du SPS fut probablement l’observation de ce que l’on appelle les « violations d’échelle », qui apporta une première confirmation quantitative de la nouvelle théorie de l’interaction forte. Bien que cette théorie fût fort attrayante, aucune de ses prédictions quantitatives n’avait été encore confirmée. Les prédictions théoriques furent mesurées pour la première fois par l’expérience CDHS, apportant ainsi un soutien expérimental à la nouvelle théorie, ce qui constitua un véritable jalon dans la démonstration du Modèle standard.
L’excellente connaissance que nous avons actuellement de la physique des particules et de leurs interactions est à mon avis l’une des grandes avancées culturelles du siècle qui vient de s’écouler. Avoir eu la chance d’y participer fut pour moi un privilège. Malgré les progrès considérables de nos connaissances, de grands mystères subsistent, notamment la question de savoir pourquoi les masses et les intensités des interactions sont ce qu’elles sont. Les questions fondamentales sans réponse ne manquent pas. Mais celles qui restent à résoudre sont plus complexes que celles élucidées par ma génération. »