Qu'est-ce qu'un neutrino?
Bien des prix Nobel ont détecté, étudié cette brique de la matière, particule élémentaire bien mystérieuse. Elle est minuscule, sa masse est très faible et sa charge électrique nulle, c'est pourquoi on l'appelle neutrino qui signifie en Italien petit neutron. Le neutron est beaucoup plus gros, beaucoup plus lourd, sa charge électrique est nulle et il se trouve dans le noyau de l'atome.
Il existe trois types de neutrinos: le neutrino de l'électron, le neutrino du muon et le neutrino du tau.
Chacun de ces neutrinos est respectivement un électron, un muon ou un tau ayant perdu sa charge électrique.
Désolé de vous avoir infligé cette lecture de mots, minimum indispensable pour la compréhension de ce qui va suivre.
Propriétés du neutrino
Cette particule élémentaire est invisible, elle se déplace à la vitesse de la lumière. Elle est si petite qu'elle réussit à passer à travers tous les atomes de la matière. Sa masse est tellement faible qu'elle n'a pratiquement aucune interaction avec la matière qu'elle traverse et sa trajectoire dans l'Univers, à travers la Terre, est rectiligne depuis son départ.
Mais comme cela ne suffit pas, cette particule invisible qui se faufile partout, qui traverse les murs et notre planète peut se transformer, "osciller" d'un type de neutrino à un autre!
Mais comme cela ne suffit pas, cette particule invisible qui se faufile partout, qui traverse les murs et notre planète peut se transformer, "osciller" d'un type de neutrino à un autre!
Sa détection
Puisque le neutrino est invisible on ne peut l'observer à l'aide d'un télescope optique ni au microscope. Comment alors le détecter?
Le choc d'un neutrino et d'un atome de matière est très rare puisqu'il se faufile dans l'atome sans le toucher. Pour arrêter un neutrino il faut donc un obstacle énoooorme! Quand ce choc se produit on obtient, suivant le type de neutrino, un électron ou un muon ou un tau qui, eux, laissent une trace lumineuse, un sillage de lumière bleue. Parmi des milliards de neutrinos, quelques dizaines seulement sont arrêtés et détectés.
Il existe dans le monde entier une multitude de détecteurs de neutrinos. Nous allons en donner trois exemples:
Le détecteur Antarès est immergé par 2500 m de profondeur près de l'île de Porquerolles, en Méditerranée. Il est constitué de 12 lignes de 400 m de longueur tenues par des flotteurs et munies chacune de 75 capteurs de lumière.
Il reçoit des milliards de neutrinos de l'Univers.
Le choc d'un neutrino et d'un atome de matière est très rare puisqu'il se faufile dans l'atome sans le toucher. Pour arrêter un neutrino il faut donc un obstacle énoooorme! Quand ce choc se produit on obtient, suivant le type de neutrino, un électron ou un muon ou un tau qui, eux, laissent une trace lumineuse, un sillage de lumière bleue. Parmi des milliards de neutrinos, quelques dizaines seulement sont arrêtés et détectés.
Il existe dans le monde entier une multitude de détecteurs de neutrinos. Nous allons en donner trois exemples:
Le détecteur Antarès est immergé par 2500 m de profondeur près de l'île de Porquerolles, en Méditerranée. Il est constitué de 12 lignes de 400 m de longueur tenues par des flotteurs et munies chacune de 75 capteurs de lumière.
Il reçoit des milliards de neutrinos de l'Univers.
Le détecteur IceCube est dans la glace, cette fois, dans l'Antarctique. 86 trous ont été forés à plusieurs km de profondeur pour y mettre 86 lignes, chacune d'elles de 1 km de long est munie de 60 capteurs de lumière.
Il reçoit aussi les neutrinos de l'Univers.
Un faisceau de neutrinos du muon fabriqué par le CERN est envoyé en ligne droite sous la Terre, de Genève au détecteur Opéra du Gran Sasso en Italie à 732 km.
Le détecteur est composé de 200 000 briques qui sont des sandwichs de plomb et de films photographiques. Le plomb sert de cible (au total 1800 tonnes de plomb!), la trace lumineuse est visible dans les films.
Il reçoit aussi les neutrinos de l'Univers.
Le détecteur est composé de 200 000 briques qui sont des sandwichs de plomb et de films photographiques. Le plomb sert de cible (au total 1800 tonnes de plomb!), la trace lumineuse est visible dans les films.
Les recherches
Origines des neutrinos
Les détecteurs ont montré que les neutrinos pouvaient être des reliques cosmiques du fameux Big Bang. Ils peuvent aussi provenir des réactions nucléaires au coeur des étoiles, de trous noirs, de supernovae (explosions d'étoiles).
Les neutrinos solaires
Le Soleil nous envoie 65 milliards de neutrinos de l'électron par seconde sur chaque cm² de la surface de la Terre. Mais à l'arrivée sur les détecteurs, le déficit est énorme: entre la moitié et les deux tiers de ces neutrinos semblent avoir disparu. C'est que ces neutrinos de l'électron se sont transformés en chemin en neutrinos du muon ou du tau. Ce sont les oscillations des neutrinos.
Le modèle standard de la physique des particules
Ce modèle décrit toutes les particules élémentaires qui constituent la matière et leurs interactions. Ces neutrinos mystérieux et facétieux nous apportent un éclairage nouveau de ce modèle.
La matière noire
L'Univers est fait de 21% environ de matière noire invisible (voir mon article La matière noire du 24/05/2015). On peut se demander si les neutrinos ne feraient pas partie de la matière noire?
Le Soleil nous envoie 65 milliards de neutrinos de l'électron par seconde sur chaque cm² de la surface de la Terre. Mais à l'arrivée sur les détecteurs, le déficit est énorme: entre la moitié et les deux tiers de ces neutrinos semblent avoir disparu. C'est que ces neutrinos de l'électron se sont transformés en chemin en neutrinos du muon ou du tau. Ce sont les oscillations des neutrinos.
Le modèle standard de la physique des particules
Ce modèle décrit toutes les particules élémentaires qui constituent la matière et leurs interactions. Ces neutrinos mystérieux et facétieux nous apportent un éclairage nouveau de ce modèle.
La matière noire
L'Univers est fait de 21% environ de matière noire invisible (voir mon article La matière noire du 24/05/2015). On peut se demander si les neutrinos ne feraient pas partie de la matière noire?
Conclusion
Les neutrinos n'ont pas fini de livrer leurs secrets. Comme le boson de Higgs! La recherche scientifique continue!
