Le neutrino, une particule fantôme

 

Définitions utiles

transparent précédent   retour menu

 

Antineutrinos

La notion d'antiparticule fut postulée par Paul Dirac en 1928. À chaque particule correspond une antiparticule avec laquelle elle s'annihile pour donner de l'énergie, par exemple sous la forme d'une paire de photons. L'anti-électron s'appelle positon et porte une charge positive.

Certaines particules comme le photon sont à elles-mêmes leur anti-particule. L'antineutrino, antiparticule du neutrino ν paraît s’en distinguer.

Briques élémentaires de la matière / Modèle standard

Ce que nous appelons "matière" tangible et visible ordinairement est constituée de leptons (e, μ, τ) et de quarks (u, d), (c, s), (t, b). À chaque lepton est associé un neutrino : ν_e, ν_μ et ν_τ

Ces particules sont les briques élémentaires au nombre de 12 (6 leptons et 6 quarks) à partir desquelles sont bâtis les noyaux et atomes. Ce modèle de constitution de la matière est appelé Modèle standard de la physique des particules.

Courants neutres

Il en existe plusieurs sortes. On ne définira ici que le courant neutre leptonique. Un courant neutre leptonique traduit l'évolution d'un lepton (voir briques élémentaires) sans modification de sa charge électrique (par exemple un neutrino qui reste un neutrino après une réaction de diffusion élastique neutrino - électron). Ce sont des réactions de ce type qui ont été observées avec Gargamelle.

Cosmologie

Cette branche de la physique concerne l'étude des origines et de l'évolution de notre Univers. En particulier, la théorie du "big-bang" est une théorie cosmologique qui, à partir de l'observation de l'expansion actuelle de l'univers, se propose de remonter aussi loin que possible dans le passé, vers un stade où l'univers était très dense et chaud.

Désintégration du proton

Certaines théories prédisent la désintégration du proton. Mais les temps moyens de vie du proton seraient de l'ordre de 10³⁰ ans, ce qui est considérablement plus long que l'âge estimé de notre Univers.

Pour tenter d'observer des événements aussi rares, il a fallu enfouir de volumineux détecteurs dans des mines ou dans des tunnels.

Détecteur

On appelle détecteur en physique des particules un appareil ou un ensemble d'appareils destinés à mettre en évidence le passage d'une particule. Ainsi une chambre à bulles est un détecteur … de même qu'un compteur Geiger.

Interaction faible

Cette interaction, qui n'est ressentie qu'à très courte distance (10^-18m) est responsable de certains types d'instabilité de la matière (radioactivité) et de la production d'énergie du Soleil.

Masse manquante

La masse mesurée de certaines galaxies est insuffisante pour équilibrer par la gravité la force centrifuge de rotation. L'ensemble des atomes de matière qui se manifestent à nous en nous envoyant des photons constituerait moins d'un dixième de la masse de l'univers, telle que nous pouvons la calculer d'après la théorie du big-bang.

C'est la question de la "masse manquante" encore baptisée "masse invisible ou cachée" car cette masse est en effet plus invisible (avec nos moyens actuels) que réellement manquante. Cette masse peut être constituée de matière ordinaire : assemblage de protons, neutrons, électrons ou de quelque chose de plus extraordinaire et, en particulier, des neutrinos

Ordres de grandeur

Par définition, l'électron-volt est la quantité d'énergie que prend un électron en passant à travers une pile d'un volt. C'est une énergie adaptée aux phénomènes se passant dans l'atome, mais ridiculement faible pour les usages quotidiens (1 kWh s'écrirait par un nombre de 26 chiffres en eV). Même le MeV, unité adaptée pour l'étude des réactions nucléaires, est encore difficile à concevoir.

Un électron-volt vaut 10^-19 joule, quantité incroyablement petite à notre échelle. En unités plus habituelles, cela correspond en équivalent-masse (toujours le fameux E = mc²) à 1 eV = 2 x 10^-30 g ou encore environ dix mille degrés. Par comparaison, un photon de lumière visible a une énergie de 2 eV.

En physique des particules, nous manipulons des énergies évaluées en multiples d'un électron-volt (eV). De facteur mille en facteur mille, on commence au meV (milli-eV), ou millième d'eV, puis on trouve l'eV lui-même, puis le keV (kilo-eV, 1000 eV), le MeV (méga-eV, un million d'eV), le GeV (giga-eV, un milliard d'eV), etc.

Supernova-SN1987A

Une supernova est une explosion d'étoile. La SN1987A est la première de l'année 1987 dont on a observé l'émission de lumière (photons) et, pour la première fois dans l'histoire, l'émission de neutrinos. Dans certains cas d'étoiles massives, lorsque le carburant nucléaire est épuisé, le coeur se contracte, la gravitation l'emporte l'on arrive dans la région de la photodissociation ; les protons ainsi libérés commencent à interagir avec les électrons libres et des neutrinos d'électrons s'échappent.