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  • Les différents types de détecteurs de neutrinos

    Posté le 29 mai 2013

    Super-KamiokandeLes neutrinos étant invisibles aux détecteurs, les scientifiques doivent utiliser une approche indirecte : ils enregistrent les particules chargées et flashs de lumière créés lorsqu’un neutrino frappe un atome, inférant ainsi sa présence.

    Les neutrinos n’intéragissant que très rarement avec la matière, la seule manière de les détecter est de mettre beaucoup de matière sur leur passage. Super-Kamiokande, détecteur de neutrinos situé au Japon, est rempli de 50 000 tonnes d’eau. Les neutrinos (produits par l’atmosphère terrestre, venant du Soleil, et générés par un accélérateur situé à 295 km de là), intéragissent avec les molécules d’eau et produisent des particules chargées. A leur tour, ces particules produisent des flashs bleus (phénomène appelé « rayonnement de Tcherenkov »). Les capteurs de lumière situés dans le réservoir d’eau capturent et enregistrent cette lueur.

    Le détecteur NOvA en construction à Ash River (Etats-Unis, Minnesota) utilisera un scintillateur liquide, produit chimique qui émet un flash lorsqu’une particule le traverse, pour observer les neutrinos envoyés depuis le Fermilab à 800 km de là. Mesurant 15,6 m de large, 15,6 m de haut et plus de 60 m* de long, NOvA sera l’une des plus grandes structures plastiques du monde.
    Au lieu d’utiliser un grand réservoir rempli de liquide, le détecteur NOvA est très segmenté afin de récupérer plus d’informations sur les neutrinos. Les 14 000 tonnes de scintillateur liquide seront divisées en des milliers de tubes de PVC. Lorsqu’un neutrino frappera le détecteur, produisant des particules chargées et des éclairs, il sera possible de savoir précisément où l’intéraction s’est produite et dans quelle direction les particules sont allées.

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  • Quelles sont les sources de neutrinos ?

    Posté le 28 mai 2013

    Neutrinos-coolLes scientifiques ont plusieurs choix pour étudier les neutrinos :

    – Ils peuvent utiliser ceux produits naturellement par les réactions nucléaires d’étoiles comme notre Soleil (qui produisent des neutrinos électrons), les supernovae, ou les collisions de particules cosmiques avec l’atmosphère de la Terre (qui produisent un mélange des 3 « saveurs » de neutrinos et antineutrinos).

    – Ils peuvent étudier ceux produits par les réacteurs nucléaires (neutrinos électrons). Les expériences visant à étudier ces neutrinos requièrent la construction d’un détecteur de particules près d’une centrale nucléaire. Ils fournissent des renseignements précieux sur les neutrinos et leur intéraction avec la matière.

    – Ils peuvent les produire en projetant les protons d’un accélérateur de particules sur des cibles de graphite (ou similaire). L’avantage est de pouvoir étudier aussi bien les neutrinos que les antineutrinos. Les intenses faisceaux permettent d’augmenter les chances qu’une intéraction se produise dans les détecteurs. Les accélérateurs peuvent produire des neutrinos de plus haute énergie que ceux provenant des réacteurs nucléaires ou du Soleil, ce qui est extrêmement précieux pour déterminer leur nature exacte.

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  • Pourquoi la matière l’a-t-elle emportée sur l’antimatière ?

    Posté le 24 mai 2013

    Neutrinos-stgraalSelon notre compréhension actuelle du Big Bang, la matière et l’antimatière se sont formées en quantité égales aux débuts de l’Univers. Mais si c’était le cas, toute la matière serait déjà entré en collision avec l’antimatière. Cela aurait libéré énormément d’énergie et rempli l’Univers de lumière et de rayonnement mais il ne resterait plus de matière du tout. Pourquoi l’Univers n’est-il pas seulement constitué d’énergie ? Pourquoi est-ce que la matière et l’antimatière ne se sont pas annihilées dès leur création.

    La réponse à cette question se trouve dans ce qu’on appelle la violation de symétrie CP (charge-parité). Trouver le bon type de violation CP pour expliquer la prépondérance de la matière est une priorité absolue et les neutrinos sont les premiers candidats.

    De précédentes études ont trouvé une violation CP – une différence entre le comportement des particules et de leur antiparticules – parmi les quarks. Mais cette violation CP n’explique pas la totalité du déséquilibre matière-antimatière.

    Les neutrinos entrent en jeu parce que leur incroyable légèreté suggère, via une théorie appelée « see-saw picture », qu’ils sont les équivalents ultra-légers de particules très lourdes qui étaient présentes brièvement dans l’Univers primordial. La désintégration de ces particules lourdes pourrait avoir violé la symétrie CP d’une manière qui à conduit au déséquilibre actuel entre matière et antimatière. Si c’est bien de cette manière que le déséquilibre s’est produit, les scientifiques devraient également trouver une violation CP dans l’oscillation des neutrinos.

    Source : Symmetry Magazine

  • Les neutrinos sont-ils leurs propres antiparticules ?

    Posté le 23 mai 2013

    Neutrinos-AntiparticulesLes scientifiques ont observé les intéractions des neutrinos et des antineutrinos avec la matière mais on ne sait toujours pas si un neutrino et son antiparticule sont 2 particules distinctes. Dans le cas des particules chargées, il est facile de distinguer les particules et leurs antiparticules grâce à leur charge électrique. Un électron, par exemple, a une charge négative alors qu’un positron (antiélectron) a une charge positive. Les neutrinos, eux, n’ont pas de charge électrique. Il est donc possible qu’un neutrino soit sa propre antiparticule. Les théoriciens parlent de neutrino de Majorana, en l’honneur du physicien italien Ettore Majorana qui a reconnu cette possibilité. Mais il est également possible que les neutrinos et antineutrinos soient des particules différentes et se comportent selon les équations développées par le théoricien Paul Dirac.

    Plusieurs expériences, telles que le Enriched Xenon Observatory au Nouveau-Mexique et l’expérience Majorana au Dakota du Sud, visent à régler cette question. Ils examinent des noyaux radioactifs qui produisent la désintégration simultanée de 2 neutrons, un processus connu sous le nom de double désintégration bêta observé pour la première fois en 1986. Cette réaction nucléaire éjecte normalement 2 antineutrinos qui emportent avec eux de l’énergie.

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  • Est-ce que le Higgs donne leur masse aux neutrinos ?

    Posté le 23 mai 2013

    Neutrinos-HiggsSelon le Modèle Standard, le champ associé au boson de Higgs donne leur masse aux quarks et aux leptons chargés (électron, muon, tau). Cependant, de nombreux scientifiques pensent que les masses des neutrinos découlent, au moins en partie, d’un autre mécanisme encore inconnu.

    Des expériences telles que NOvA et LBNE pourraient nous aider à percer ce mystère.

    Source : Symmetry Magazine