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Dossiers de presse

 

Paris, le 7 juin 2004

 

Conférence internationale Neutrino 2004

Une particule longtemps énigmatique en passe de livrer ses secrets

 Le communiqué de presse

 



Toute recherche, même celle concernant des particules aussi ésotériques que les neutrinos, débouche un jour ou l’autre sur des applications surprenantes et imprévisibles. Cette loi, maintes fois vérifiée dans de nombreux domaines, peut être illustrée ici par deux exemples, fort dissemblables mais très complémentaires. Le premier concerne la datation des vins et le second les contrôles possibles de la non-prolifération des armements nucléaires. Le premier bénéficie des techniques tout à fait nouvelles développées pour étudier les neutrinos. Le second est rendu possible grâce aux résultats maintenant mieux établis des propriétés de transformation des neutrinos d’une saveur en une autre.

 

La datation du vin

Comme nous l’avons montré avec les expériences décrites dans les autres fiches de ce dossier, les expériences menées sur les neutrinos (recherche de désintégrations rares, comptage des neutrinos solaires ou ceux des réacteurs) ont toutes en commun de rechercher des événements très rares et qui sont noyés dans des signaux parasites appelés bruit de fond provoqués par la radioactivité naturelle. Ainsi pour atténuer les effets du rayonnement cosmique, le détecteur est généralement installé sous terre, dans une mine, un tunnel routier ou un laboratoire souterrain spécialement construit. L’expérience est protégée de la radioactivité naturelle ambiante à l'aide de multiples blindages en plomb, en fer ou en cuivre et construit avec des matériaux ne contenant que d'infimes quantités de radioéléments naturels. On est ainsi amené à utiliser du plomb archéologique provenant de galères romaines coulées il y a deux mille ans.

Toutes ces précautions créent très localement des endroits où la radioactivité est beaucoup plus faible qu’ailleurs. C’est la condition pour permettre la mesure de très faibles niveaux d'activité, bien au delà des techniques classiques de mesure d'éléments traces. Ainsi un laboratoire de l’IN2P3 s'est investi, en collaboration avec un constructeur (la société Eurisys-Mesures), dans le développement de spectromètres gamma ultra bas bruit de fond, capables de détecter des activités 100 000 fois plus faibles que celles naturellement présentes dans la plupart des matériaux. Construits à partir de cristaux de germanium de haute pureté, ces spectromètres sont les seuls aujourd'hui à offrir de telles caractéristiques.

De telles sensibilités dans la détection d'isotopes radioactifs ne pouvaient qu'intéresser d'autres scientifiques et notamment ceux spécialisés en datation. Pourquoi ne pas dater du vin afin d'en vérifier le millésime sans en déboucher la bouteille ?

Les premières mesures ont montré qu'un vin contenait essentiellement du potassium 40 (30 Bq/l(1), soit 0,9 g/l de potassium). Rien d'original à cela, le vin contenant beaucoup de bi-tartrate de potassium et le potassium 40 radioactif étant un élément naturel. Mais certaines bouteilles de vin contiennent aussi du césium 137 (137Cs). Ce résultat a intéressé le Laboratoire interrégional de Bordeaux de la Direction générale de la concurrence, de la consommation et de la répression des fraudes (DGCCRF) qui était à la recherche d'une méthode simple et rapide de vérification du millésime et qui en outre savait où se procurer quelques vieux bordeaux millésimés avec certitude, point crucial de l'affaire !

Des mesures de la radioactivité de ces vins en fonction des années ont été réalisées. Les activités observées sont très faibles, toujours inférieures au Bq/l (par comparaison, on trouve environ 4 500 Bq de potassium-40 dans le corps humain). Mais la présence de "pics" d'activité en 137Cs montre que le vin garde la mémoire des retombées radioactives des essais nucléaires atmosphériques (années 1950-1963) et de l'accident de Tchernobyl (1986). Ces résultats indiquent qu'il existe une forte corrélation entre le taux de 137Cs et l'année de production. Cette courbe est d'ores et déjà exploitée pour la recherche de millésimes, voire pour la détection de fraudes. Affaire à suivre…

 

Non prolifération

L’Agence internationale de l’énergie atomique (AIEA) est l’agence des Nations Unies en charge du développement pacifique de l’énergie atomique. Pour remplir sa mission, elle procède à des mesures et à des contrôles acceptés auprès de toutes les installations nucléaires civiles. Récemment, l’AIEA a souhaité évaluer le potentiel que représente une mesure des antineutrinos pour vérifier l’utilisation qui est faite par une nation de ses réacteurs nucléaires. En effet, les antineutrinos émis lors de la fission du plutonium 239 (239Pu) sont un peu moins énergétiques et moins nombreux que ceux résultant de la fission de l’uranium 235 (235U). Ainsi il est possible de contrôler de l’extérieur du réacteur si son fonctionnement est normal (où le 239Pu contribue à la production d’énergie) ou proliférant (fonctionnement économisant le même 239Pu pour une utilisation militaire).

La détection des antineutrinos par les moyens développés par les physiciens ouvre des perspectives plus vastes. Ainsi il est possible, en y mettant les moyens, de détecter des sous-marins nucléaires dans un rayon d’une vingtaine de kilomètres autour de détecteurs placés sur des sites à surveiller. La forme du signal renseigne sur la vitesse et la distance du bâtiment. Encore plus futuriste (et beaucoup plus coûteux), trois détecteurs d’antineutrinos d’environ 1 km de côté judicieusement immergés dans des océans autour de la planète, fonctionnant sur le même principe, offre la possibilité de repérer le lieu d’une explosion nucléaire clandestine de très faible puissance, à quelques kilomètres près, alors qu’elle échappe à tout autre moyen de détection conventionnel.
De telles perspectives d’application ne deviennent envisageables que depuis peu. En effet ces mesures à distance sont très affectées si l’on ne prend pas en compte précisément la manière dont les neutrinos oscillent d’une saveur à l’autre et la manière dont ce phénomène déjà curieux dépend de l’énergie des neutrinos et du milieu traversé.

 

(1) 1 Becquerel = 1 désintégration par seconde.

 

Contact chercheur

  • Michel Cribier, Tél : 01 69 08 35 48
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