Parmi les découvertes scientifiques, certaines reçoivent un large écho, tandis que d'autres, même fondamentales, passent inaperçues. C'est le cas de l'énigme des neutrinos solaires, qui près de quarante années après sa découverte est enfin résolue. L'existence des neutrinos fut prédite en 1930 par le célèbre physicien Wolfgang Pauli, mais il fallut attendre les années 50 pour que les neutrinos soient détectés en laboratoire. Cette mesure est difficile, car les neutrinos sont des particules si petites qu'elles traversent tout en interagissant très peu. Depuis qu'en 1939 Bethe a expliqué les réactions nucléaires du Soleil, on sait que ces réactions émettent aussi des neutrinos d'un certain type. Sitôt produits au cœur du Soleil, ils traversent l'astre à une vitesse proche de celle de la lumière et se dispersent dans l'espace. Leur nombre est énorme: chaque seconde nous recevons 100 milliards de neutrinos par centimètre carré. Nous ne sentons rien, car ils sont si petits que les collisions dangereuses avec nos atomes sont très rares.

La première expérience pour détecter les neutrinos du Soleil a commencé dans les années 60 sous l'impulsion de R. Davis. Elle était située dans une ancienne mine d'or dans le Dakota du Sud, à 1,5 km de profondeur pour éviter les perturbations dues aux autres particules venant de l'espace. Le détecteur était une cuve de 400 000 litres d'un liquide dans lequel le passage des neutrinos pouvait parfois rendre radioactifs certains atomes. La probabilité de collision des neutrinos est si faible qu'un seul atome radioactif était produit tous les deux jours. Comme cette radioactivité s'atténue assez vite, il n'y eut jamais que quelques dizaines d'atomes radioactifs dans la cuve. Autant chercher une aiguille dans une botte de foin! Néanmoins, grâce à l'acharnement de Davis durant plus de vingt ans, cette expérience a montré que les neutrinos du Soleil étaient 2-3 fois moins nombreux que prévu. Tout a été incriminé: l'expérience, notre connaissance du Soleil, la physique. On a même dit que les astrophysiciens ne comprenaient rien aux étoiles…

D'autres expériences ont été développées par la suite. L'expérience SNO (Sudbury Neutrino Observatory), beaucoup plus précise, est située à 2,5 km de profondeur dans une mine à Sudbury dans l'Ontario. Elle consiste en une cuve contenant 100 tonnes d'eau lourde, dans laquelle sont répartis 10 000 détecteurs. On détecte environ un tiers des neutrinos spécifiquement prévus par les modèles solaires. Mais l'expérience a surtout montré la présence de deux autres types de neutrinos. Et si l'on fait le total des 3 types de neutrinos, l'accord avec les modèles du Soleil est enfin réalisé. Cette expérience montre que les neutrinos changent de type en vol, et c'est pour cela que depuis 40 ans on ne détectait qu'une partie de ceux que l'on cherchait. Ces résultats ont eu un grand impact en astronomie, où ils montrent que les réactions nucléaires et la structure du Soleil sont finalement bien comprises, ainsi qu'en physique, car cette conversion des neutrinos en vol n'était pas prévue.

Il est sans doute paradoxal de devoir s'enfoncer à 1 ou 2 km sous terre pour observer le ciel. Mais cette astronomie souterraine est certainement promise à un grand avenir étant donné la grande quantité de sources de neutrinos dans l'univers.