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  • Première mondiale : Mesure directe de l’énergie solaire grâce aux neutrinos

    Posté le 27 août 2014

    EPSON DSC pictureL’expérience Borexino du laboratoire souterrain de Gran Sasso (Italie) a permis d’observer quasiment en temps-réel le flux de neutrinos de basse énergie, appelés neutrinos pp, provenant du Soleil.

    Il s’agit d’une prouesse car le détecteur Borexino est le seul au monde à avoir mesuré le flux de ces neutrinos pp, les plus nombreux mais les plus difficiles à détecter. Cela a été possible grâce à son emplacement sous 1400 mètres de roches qui absorbent les rayons cosmiques, et grâce à la haute technologie développée qui permet de supprimer les traces de radioactivité à un niveau encore jamais atteint (10 milliards de fois moins de radioactivité que dans un verre d’eau).

    L’énergie du Soleil provient (pour plus de 99%) de la fusion de noyaux d’hydrogène (protons) en son centre. Cette réaction primordiale transforme deux protons en un noyau de deutérium en émettant un positron et un neutrino de basse énergie. Le détecteur Borexino a réussi la première mesure directe du flux de ces neutrinos pp.

    Une fois produits, les neutrinos franchissent en quelques secondes le plasma solaire et arrivent sur Terre 8 minutes plus tard. Mais l’énergie produite par la réaction (transportée sous forme de photons) va mettre entre 100 000 et 200 000 ans pour traverser la matière dense du Soleil avant de pouvoir voyager vers la Terre. Pour résumer, les neutrinos observés par Borexino nous montrent ce qui se passe aujourd’hui au centre de notre Soleil alors que l’énergie solaire qui nous réchauffe a été produite il y a très longtemps.

    Les résultats montrent que la puissance de ce flux est équivalente à l’énergie solaire mesurée à partir des rayonnements qui illuminent et chauffent la Terre

    La conclusion est que le Soleil est en complet équilibre thermodynamique : son activité n’a pratiquement pas changé depuis plus de 100 000 ans. Cela conforte les connaissances actuelles sur la dynamique de notre étoile et confirme qu’elle continuera à fonctionner de manière analogue pendant les 100 000 prochaines années (au minimum).

    Les chiffres

    Flux de neutrinos mesuré :
    6,6 × 1010 neutrinos par cm2 par seconde

    Ce flux correspond à une puissance du Soleil de 3,98 × 1026 watts.
    Les chiffres obtenus lorsqu’on mesure l’énergie solaire à partir des rayonnements qui illuminent et chauffent la Terre est équivalent :
    3,84 × 1026 watts.

    Ces résultats obtenus par la collaboration Borexino, à laquelle participe le laboratoire Astroparticule et cosmologie (CNRS/CEA/Université Paris Diderot/Observatoire de Paris), seront publiés le 28 août 2014 dans la revue Nature.

    Ci-dessous, une illustration de la réaction proton-proton, première étape de la chaîne proton-proton. Deux protons (pp) fusionnent pour former un noyau de deutérium (pn) et émettre un positron (e+) ainsi qu’un neutrino (v).
    Proton-proton_fusion

    Source : CNRS

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