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  • A quoi servent les faisceaux de neutrinos ?

    Posté le 30 novembre 2012

    Les faisceaux de neutrinos et d’antineutrinos sont importants pour de nombreuses expériences en physique des particules. Ils permettent aux scientifiques d’étudier les interactions des neutrinos avec d’autres particules, explorer comment un type de neutrino oscille en un autre type de neutrino, déterminer les différences de comportement entre les neutrinos et anti-neutrinos, mesurer les différences de masse entre les 3 types de neutrinos qui existent, et chercher de nouveaux types de neutrinos qui pourraient émerger des oscillations des neutrinos.

    Les scientifiques savent créer des faisceaux de neutrinos avec des accélérateurs à proton depuis plus de 50 ans. En 1961, une expérience au Brookhaven National Laboratory a conduit à la découverte du neutrino muon.

    A l’avenir, les scientifiques espèrent créer de meilleurs faisceaux de neutrinos en utilisant des muons à la place des pions. Le muon fait partie de la même famille que l’électron mais il est plus lourd que ce dernier. Lorsqu’il se désintègre, il produit à la fois un neutrino muon et un antineutrino-électron. Un projet appelé nuSTORM vise à créer un faisceau de neutrinos à partir de cette désintégration des muons. Les muons vivant environ 100 fois plus longtemps que les pions, il est plus facile de les accélérer et de les concentrer, mais ils parcourent également une distance plus grande avant de se désintégrer. Le défi est de produire et collecter suffisament de muons puis de les propulser et les stocker dans un accélérateur circulaire jusqu’à ce que la désintégration se produise.

    Il est également possible de créer des neutrinos sans accélérateurs. En 1956, Clyde Cowan et Frederik Reines ont utilisé un réacteur nuclaire de la Savannah River Plant pour découvrir l’antineutrino électron. Par rapport aux accélérateurs qui peuvent produire à la fois les neutrinos et antineutrinos, les réacteurs nucléaires produisent seulement des antineutrinos, et d’un seule type : des antineutrinos électrons. C’est parfait pour des expériences telles que celle de Daya Bay (Chine), qui examine les oscillations des antineutrinos électrons sur de courtes distances.

    Pour les expériences sur les oscillations des neutrinos, qui envoient des neutrinos sur des centaines de kilomètres autour de la Terre, les réacteurs nucléaires ne sont pas très pratiques. Contrairement aux faisceaux de neutrinos produits par un accélérateur, les antineutrinos qui proviennent du coeur d’un réacteur nucléaire voyagent dans toutes les directions, un peu comme une ampoule émet de la lumière dans toutes les directions.

    Certains scientifiques envisagent déjà des manières d’utiliser les neurtrinos pour d’autres applications. Les neutrinos pourraient peut-être devenir un futur outil de communication pour des endroits que les ondes radio ne peuvent pas atteindre, tels que les sous-marins situés très en profondeur ou les satellites passant au-dessus de la face cachée de la Lune. Mais cela nécessiterait de meilleurs faisceaux de neutrinos et des détecteurs de neutrinos ultrasensibles.

    Au début de l’année, un groupe de scientifiques a montré ce qui serait nécessaire pour rendre cela possible. Ils ont utilisé un faisceau de neutrinos du Fermilab pour envoyer un message encodé à travers 240 mètres de roche. En utilisant le détecteur de neutrino MINERvA, ils ont détecté et déchiffré le message qui était « neutrino ». Envoyer ce simple message sur une distance de 240 mètres à travers la roche a nécessité le plus puissant faisceau de neutrinos et a pris environ 90 minutes.

    Il faudrait découvrir des technologies plus efficaces pour exploiter les neutrinos de manière intéressante.

    Source : Symmetry Magazine

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