Mise à jour le 6 Décembre 2010
 
 
    
CONFÉRENCE
"LA MYSTÉRIEUSE NATURE DES NEUTRINOS"
Par le Dr Thierry LASSERRE du CEA
 
Pour les RCE 2010 Cité des Sciences de Paris
Le 14 Novembre 2010 à 11H00
 
Photos : DB. pour l'ambiance (les photos avec plus de résolution peuvent m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur.  Voir les crédits des autres photos et des animations.
REMARQUE : Les comptes rendus des conférences sont mis en ligne au fur et à mesure
Vous vous en apercevrez en allant voir  la page du compte rendu général de temps en temps à l'index "conférences", je signalerai les mises en ligne dans la fenêtre des mises à jour du site
 
 
 
BREF COMPTE RENDU
 
Remarque liminaire : je n’ai pas pu assister moi même à cette conférence, étant pris pour présenter d’autres conférences dans les salles réservées aux amateurs, aussi c’est Danielle qui a fait toutes les photos, mais je n’ai pas de notes.
Donc je fais au mieux et je me base en partie sur des textes déjà publiés sur ce site.
 
 
 
Thierry Lasserre fait partie du CEA , du département qui s’appelle maintenant l’IRFU : Institut de Recherche sur les lois Fondamentales de l’Univers.
 
 
En 2010, Th Lasserre a reçu la médaille de bronze du CNRS.
 
 
Nos lecteurs de la SAF connaissent bien Thierry, il a donné une conférence sur un sujet similaire en 2006, que je vous conseille de consulter en complément à celle-ci.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
La radioactivité bêta posait un problème, un électron était éjecté du noyau avec une énergie variable ce qui semblait prouver qu'une certaine quantité d'énergie était émise (conservation de l'énergie, une grande loi de la physique) mais non détectée.
Un noyau (A,Z) se transforme en un noyau (A,Z+1) avec émission d'un électron, mais on ne trouvait pas de trace d'une autre particule.
 
C'est Wolfgang Pauli, célèbre physicien Autrichien, qui en 1930 émit l'hypothèse qu'une particule neutre devait être émise en même temps que l'électron. Cette particule, il l'appelle d'abord….neutron, mais quelques temps plus tard James Chadwick découvre la particule neutre qui compose le noyau, et qu'il va appeler neutron, alors cette nouvelle particule non encore détectée est baptisée par Enrico Fermi neutrino (petit neutre).
 
C'est en 1956 que Reines et Cowan montèrent une expérience pour détecter des neutrinos, c'est l'époque des premiers réacteurs nucléaires et nos deux physiciens pensèrent qu'un important débit de neutrinos devait être produits à l'occasion de ces réactions nucléaires (désintégration bêta qui suit tout le processus de désintégration et qui émet des neutrinos, en fait des anti neutrinos).
 
 
 
Notre corps contient en moyenne 20mg de Potassium 40 radioactif, nous émettons donc 340 millions de neutrinos par jour !!!
 
 
 
L’ÉNIGME DES NEUTRINOS SOLAIRES.
 
Depuis plus de trente ans, les physiciens détectent moins de neutrinos solaires sur terre que le nombre prédit par les modèles du Soleil, qui estiment l'émission de ces neutrinos dans la région nucléaire centrale.
 
Ce désaccord constitue l'énigme des neutrinos solaires, une des plus grandes énigmes de la Physique Moderne
 
 
 
 
L'énigme des neutrinos solaires est résolu : ils changent de "couleur" (ou plutôt de saveur, on dit flavor en anglais) au cours du voyage, seul le SNO était sensible aux trois couleurs, les autres types de détecteur (GALLEX, Kaliokande) n'étaient sensibles qu'à la "couleur" de départ.
 
 
L’ÉNIGME DES NEUTRINOS ATMOSPHÉRIQUES.
 
 
 
 
 
Les rayons cosmiques interagissent avec l'atmosphère et produisent des gerbes de particules que l'on peut observer en fonction de l'angle d'arrivée.
Il y a principalement création de neutrinos muoniques et électroniques. Il y a deux fois plus du premier type que du second.
 
Mais on a mis en évidence un déficit entre le nombre de neutrinos de type muonique détectés provenant des antipodes et les prévisions théoriques, on n'en détecte pas deux fois plus que des types électroniques. Pourquoi?
Se transforment-ils pendant le voyage comme les neutrinos solaires?
 
On les détecte au SuperKamiokande quand ils ont traversé toute la Terre.
On s'aperçoit que le nombre de neutrinos détectés provenant du "haut" est le nombre attendu (les neutrinos muoniques descendants n'ont pas le temps de se transformer dans une autre saveur avant d'atteindre le détecteur,), alors que le nombre de neutrinos provenant du "bas" (ayant traversés la Terre et parcourent jusqu'à mille fois plus de chemin, se convertissent vraisemblablement en neutrinos tauiques) est en déficit d'un facteur deux.
 
 
 
Ils se transforment donc aussi comme les neutrinos solaires.
 
 
 
Cela a une implication : l’oscillation des neutrinos.
 
Et tout cela à une cause : la mécanique quantique !
 
 
 
 
Effectuons l’expérience du lancé de pièce de monnaie, en mécanique classique, deux états sont possibles : pile ou face ; mais dans l’infiniment petit, c’est la mécanique quantique qui prend le dessus.
L’état du système n’est pas simplement défini par pile ou face ; mais par un vecteur d’état dans le plan (Pile, Face).
Tous les états intermédiaires sont possibles, mais REGARDER la pièce forcera un état ou un autre.
 
 
 
 
La physique des neutrinos a accompli ces dernières années des progrès considérables.
 
De tous ces travaux, il résulte que les neutrinos sont massifs, bien que plusieurs millions de fois plus légers que l’électron.
 
Les neutrinos sont de trois types comme déjà dit plus haut.
 
 
 
 
 
 
 
 
Trois paramètres (nommés ‘angles de mélange’ car ils caractérisent les proportions de mélange entre les types de neutrinos) interviennent dans les équations gouvernant la fréquence de ces oscillations
Le CEA/Irfu et le CNRS/IN2P32 ont décidé de lancer en septembre 2006 la construction de l’expérience Double Chooz, destinée à étudier les neutrinos, ces particules élémentaires produites en abondance dans les étoiles, l’atmosphère, et les cœurs des centrales nucléaires.
Deux détecteurs identiques seront placés près de la centrale nucléaire de Chooz (Ardennes), à des distances différentes des réacteurs. L’expérience permettra de mesurer avec précision la dernière propriété, encore mal connue des neutrinos : l’oscillation.
 
 
 
 
Les premiers résultats sont attendus pour 2015.
 
 
 
SONDER L’UNIVERS.
 
Le 23 Février 1987 a lieu la première explosion de SN de l'ère des télescopes.
 
L'étoile Sanduleak-69 202, située dans le Grand Nuage de Magellan (LMC) à 150.000 années lumière, venait de s'effondrer sur elle même en Supernova (SN 1987a).
 
Sa luminosité est aussi importante que celle de la galaxie hôte, mais il faut savoir qu'en fait, 99% de l'énergie dégagée lors de l'effondrement est rayonnée sous la forme de neutrinos (contre 0,01% pour les photons), en quelques secondes.
 
 
 
 
 
 
La masse de l’étoile est convertie en énergie : 1059 MeV.
 
L ‘énergie de la SN se répartit de la façon suivante :
·        1% pour la cinétique de l’explosion
·        99% sous forme de neutrinos.
Il y a eu 1058 neutrinos d’émis (il y a 150.000 ans) par SN 1987A
450 millions de milliards ont traversé Kamiokande, et…
 
10 ont été détectés !
 
Cela a valu le Prix Nobel de Physique 2002 à Koshiba et Davis.
 
Les neutrinos sont les premiers messagers de la mort d’une étoile.
Le neutrino est un bon messager cosmique, mais il faut des quantités énormes pour pouvoir en détecter quelques uns, car il interagit très faiblement.
 
 
TÉLESCOPES À NEUTRINOS.
 
Projets Antares (photo de gauche) et Ice-Cube.
 
 
 
 
Pour Antares , les détecteurs sont situés au fond de la mer, et sont dirigés VERS LE BAS car ils doivent détecter les neutrinos qui ont traversé la Terre et interagit avec elle (produit un muon lumineux). La mer protège aussi des cosmiques parasites
 
IceCube est un observatoire de neutrinos d'un kilomètre cube situé sous le Pôle Sud. Ce sera le plus grand détecteur de neutrinos au monde. Sa construction a débuté en 2005 et devrait se terminer en 2011.
 
 
 
L’UNIVERS AUJOURD’HUI ET 380.000 ANS APRÈS LE BIG BANG.
 
 
 
Composition vraiment différente !
 
 
 
 
 
On pense aussi que le neutrino serait lié au déficit d’antimatière par rapport à la matière.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CE QU’IL FAUT RETENIR.
 
·        1 milliard de neutrinos pour chaque e- , p , n.
·        les neutrinos interagissent très ….très faiblement
·        les neutrinos ont au plus une masse de un millionième de l’électron
·        les neutrinos oscillent d’une saveur à l’autre
·        l’Univers est observable au travers des neutrinos
·        les neutrinos ont une utilité sociétale
 
 
 
 
 
POUR ALLER PLUS LOIN :
 
Article des neutrinos pour surveiller les centrales nucléaires par Th Lasserre pour la Recherche.
 
Les neutrinos dans l’Univers, CR de la conférence de D Vignaud à l’Unesco.
 
Un nouveau piège va se refermer sur les neutrinos article de Sciences et Avenir
 
Les ères cosmologiques par l’Observatoire de Paris.
 
L’histoire des neutrinos par l’IN2P3.
 
 
Bon ciel à tous
 
 
Jean Pierre Martin   commission de cosmologie de la SAF
www.planetastronomy.com
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