Nullius In Verba
  • Comment créer un faisceau de neutrinos ?

    Posté le 22 novembre 2012

    Les neutrinos pourraient nous aider à expliquer certains des plus grands mystères de l’Univers mais ce sont des particules difficiles à étudier. En utilisant des accélérateurs pour créer des faisceaux de neutrinos, les scientifiques peuvent espérer dévoiler leurs secrets.

    Les neutrinos sont parmi les particules les plus abondantes de l’Univers mais n’intéragissent que très rarement avec la matière. Certains des grands mystères scientifiques, tels que la domination de la matière sur l’antimatière, pourraient être résolus par l’étude des neutrinos et la détection de leur interaction avec la matière.

    Des milliards de neutrinos de sources naturelles (qui incluent le Soleil), passent à travers chaque centimètre carré de la Terre à chaque seconde. Pourtant, les scientifiques ne peuvent pas facilement déterminer leur type initial ou la distance exacte sur laquelle ils ont voyagé avant d’atteindre un détecteur.

    Pour les étudier de manière plus efficace, les scientifiques produisent des faisceaux de neutrinos en utilisant des accélérateurs à protons. Seulement quelques laboratoires dans le monde peuvent créer de tels faisceaux : le J-PARC (Japon), le CERN (Europe) et le Fermilab (Etats-Unis). Toutes les 2 secondes, le Fermilab tire un billiard (trillion pour l’échelle courte) de neutrinos vers des détecteurs de particules basés au Nord du Minnesota, à plus de 700 km de là. Cet intense faisceau produit environ un millier d’interactions par an dans les détecteurs.

    Les scientifiques créent ces faisceaux de neutrinos à partir de protons qui se trouvent dans une bouteille d’hydrogène. Ils accélèrent les protons à une vitesse proche de celle de la lumière et les projettent contre une cible constituée de graphite ou de béryllium. La collision des protons contre les noyaux atomiques de la cible produit de nouvelles particules, dont des pions (source des neutrinos et des anti-neutrinos).

    Des champs magnétiques très intenses redirigent les pions pour qu’ils voyagent tous dans la même direction, créant un faisceau d’un mètre de large contenant des pions positivement et négativement chargés. Les pions chargés positivement, qui n’existent que pendant une fraction de seconde, se désintègrent en anti-muons et en neutrinos muons. Les pions chargés négativement se désintègrent en muons et en anti-neutrinos muons.

    Des blocs d’aluminium, d’acier et de béton stoppent et absorbent toutes les particules à l’exception des neutrinos qui passent à travers sans subir aucune modification.

    Et voilà, nous avons notre faisceau de neutrinos.

    Les Pions, ou mésons pi, sont constitués d’un quark up et d’un quark anti-down (Pions +) ou d’un quark down et d’un quark anti-up (Pions -)

    Source : Symmetry magazine

    Laisser une réponse