Le neutrino est à la physique ce que serait un fantôme transgenre à une histoire de vieux manoir: rarement vu mais toujours présent, se baladant à travers les murs et capable de changer de sexe en passant d’une pièce à l’autre. Mais aucun chasseur de fantôme (surtout transgenre) n’a encore réussi à obtenir un prix Nobel alors que, ce 6 octobre 2015, les physiciens Takaaki Kajita et Arthur B. McDonald obtinrent le prix Nobel de Physique pour la découverte du phénomène d’oscillation du neutrino.
Par “oscillation du neutrino” on entend la capacité de cette particule à changer d’état au cours de son déplacement dans l’espace, ce qui outre être un comportement assez singulier a surtout pour conséquence que le neutrino doit être doté d’une masse. Alors que jusqu’à présent c’était une particule réputée dénuée de masse, d’où l’importance de la découverte. Un article sur ce blog intitulé Oscillation du neutrino: nouvelle fissure du modèle standard (1) fut publié en 2010, que je résume très brièvement ici.
Les chercheurs doutent depuis 1998 que l’hypothèse “zéro masse” du neutrino pourrait être remise en cause si le phénomène d’oscillation, brièvement observé par l’expérience OPERA au CERN, était confirmée.
Par oscillation on entend la capacité d’un neutrino, dont la plupart nous parviennent du Soleil, à changer entre les trois “saveurs”, ou types, qu’on lui connait par ailleurs: électron, muon et tau. On pensait qu’un neutrino naissait avec une saveur qu’il gardait ensuite pour toujours, mais non: les deux récipiendaires du Nobel ont montré qu’ils oscillent entre ces trois saveurs, ce qui – pour des raisons très techniques qui semblent être acceptées par tout le monde – implique que la chose doit avoir une masse, même excessivement petite et, pour l’instant, indéterminée.
Takaaki Kajita et Arthur B. McDonald ne sont pas de la même équipe. Le Japonais fut le premier à détecter cette oscillation en 1998 au sein du détecteur Super-Kamiokande, remarquant que des neutrinos de saveur muon, créés par les rayons cosmiques frappant l’atmosphère, semblaient se transformer en saveur tau. McDonald, du Sudbury Hamburger Neutrino Detector canadien, quand à lui, découvrit en 2011 que des neutrinos de type électron se transformaient en muon ou tau, et qu’en fait tous les neutrinos oscillent entre les trois saveurs.
L’existence d’une masse associée au neutrino ouvre une série de nouvelles lignes de recherche, la plus importante en termes d’infrastructure étant le projet Deep Underground Neutrino Experiment (DUNE) (2) aux USA. L’idée est de faire voyager des neutrinos le long du manteau terrestre, sur 1 300 km entre un émetteur et un détecteur (placé au Fermilab), et de trouver des réponses à trois questions fondamentales:
- Les neutrinos montrent-ils une asymétrie matière / antimatière? La question de pourquoi il existe plus de matière que d’antimatière dans l’univers reste en suspens. Il existe en effet des anti-neutrinos, ayant les mêmes propriétés que les neutrinos mais du signe opposé. A la différence près que les changements de saveurs de anti-neutrinos passeraient par le state intermédiaire d’un neutrino stérile. On voit que le neutrino prend très à cœur son rôle de particule transgenre… Plus d’info sur les neutrinos stérile et un possible lien avec la matière noire dans cet autre article de blog intitulé Neutrinos et matière noire: le retour (3).
- L’observation de neutrinos en provenance d’une supernova permettrait de “regarder” à l’intérieur d’une jeune étoile à neutrons, et peut être d’être témoin de la naissance d’un trou noir.
- DUNE permettra de détecter d’éventuels désintégrations de protons, apportant ainsi de nouvelles informations concernant le stabilité de la matière.
DUNE entrera en service en 2024. J’ignore s’il permettra aussi de détecter des trous de vers de sable géants.
Notes:
(1) https://zerhubarbeblog.net/2010/06/04/oscillation-du-neutrino-nouvelle-fissure-du-modele-standard/
(2) http://www.dunescience.org/
(3) https://zerhubarbeblog.net/2010/06/23/neutrino-et-matiere-noire-le-retour/
Merci pour cet intéressant article !
Si les neutrinos oscillent, on sort energie à partir de rien, est-il possible?:
Dans le Soleil: proton + électron ——) neutron + neutrino électronique
Ce neutrino électronique peut réagir avec un neutron et donner la réaction inverse:
neutron + neutrino électronique ——-) proton + électron
Mais s´ il est vrai que les neutrinos oscillent :
Le neutrino électronique on peut changer á neutrino muonique, et cette reaction:
neutron + neutrino muonique ——-) Proton + muon
Et comme le muon est plus lourd que l´électron, l’énergie a été créé à partir de rien, est-il possible?
Dans la web http://www.ca-se-passe-la-haut.fr/2015/10/cest-quoi-loscillation-des-neutrinos.html on a apparu quelques doutes, et quand je veullais publier les reponses, mes commentairs ne sont pas publiés, ces doutes son habituels, pour ça, je publie ici ces reponses, parce que dans cet web on peut apparaitre ces memmes doutes.
Toute théorie scientifique, dans ce cas l’oscillation des neutrinos, il peut toujours être remise en question. Le roi de la science peut donner une théorie, mais le plus mendiant de tous, s´il regarde que la théorie echoue et il a raison (ceci est démontré dans le laboratoire), le roi de la science cesse d’être roi.
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Par définition: Tout muon neutrino a suffisante énergie pour créer un muon par reaction, tout electron neutrino a suffisante énergie pour créer un electron par reaction. L’inconvénient est qu´ un muon a beaucoup plus d’énergie ou de masse qu´ un électron.Et si la théorie dit qu’un muon neutrino a l´énergie d’un electron neutrino dans la même situation, la théorie échoue, parce que le muon neutrino représente un état d’énergie supérieure au electron neutrino.
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Dans le soleil il n’y a pas assez d’énergie pour créer des muons, ou neutrinos muoniques, et á l´espace exterieur il n´y a pas cette énergie. L’énergie cinétique des electron neutrinos solaires jamais atteindra la saveur du muon neutrino.