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Nouvelles scientifiques

 

Paris, le 25 mars 2014

 

Oscillation des neutrinos : pari gagné pour Opera

 

Dans le cadre de l'expérience internationale Opera, dont le but est de démontrer par observation directe la transformation de neutrinos muon en neutrinos tau, les chercheurs, parmi lesquels ceux du CNRS, ont détecté un quatrième événement candidat neutrino tau, un événement extrêmement rare, observé seulement trois fois par la collaboration Opera en 2010, 2012 et 2013. Un neutrino de type "muon" produit au Cern (Genève) a ainsi été identifié au laboratoire du Gran Sasso (Italie), où se situe le détecteur d'Opera, en tant que neutrino de type "tau". Non seulement ce résultat confirme les précédents mais c'est aussi la première fois que l'"oscillation" du neutrino muon en neutrino tau est détectée directement de manière si précise, apportant la preuve directe de l'existence d'un tel phénomène : pari gagné pour Opera.

 

Trois familles de neutrinos existent dans la nature : électron, muon et tau. L'expérience Opera est dédiée à l'étude des oscillations de neutrinos muon en neutrinos tau. Dans cette expérience, un faisceau de neutrinos muon produit au Cern (CNGS) à Genève traverse la croûte terrestre pour ressortir au niveau du laboratoire souterrain du Gran Sasso. Après un voyage de 730 km, les neutrinos, qui interagissent très peu avec la matière, arrivent sans perturbation sensible au détecteur d'Opera (plus de 4 000 tonnes de masse totale, un volume de 2 000 m3 et neuf millions de films photographiques) où leurs interactions produisent des particules chargées qui peuvent être détectées.

Opera cherche à identifier les neutrinos tau, sachant que tous les neutrinos quittant le Cern sont des neutrinos muon. La détection de neutrinos d'une autre saveur démontre de façon directe qu'une oscillation a eu lieu pendant le voyage de 730 km. Après l'arrivée des premiers neutrinos au Gran Sasso en 2006, l'expérience a accumulé des données pendant cinq années consécutives, de 2008 à 2012.

Un quatrième événement candidat neutrino tau vient d'être détecté par Opera : non seulement cette observation confirme les résultats de 2010, 2012 et 2013, mais, pour la première fois, l'observation de l'oscillation des neutrinos muon vers les neutrinos tau en mode d'apparition est observée avec une signification statistique de 4σ, ce qui correspond à une probabilité de 99.993 pour cent, une quasi-certitude.

Les premières observations effectuées il y a une quinzaine d'années avaient montré que les neutrinos muon produits par les interactions du rayonnement cosmique avec l'atmosphère arrivaient moins nombreux sur Terre que ce qui était attendu. L'observation directe rapportée aujourd'hui confirme que les neutrinos manquants sont bien dus à l'oscillation vers des neutrinos tau.

L'analyse des données devrait se poursuivre durant un an afin de détecter d'éventuelles autres interactions de neutrinos tau.

La collaboration Opera regroupe environ 140 physiciens issus de 28 instituts de recherche dans onze pays différents. Deux laboratoires du CNRS/IN2P3 participent à l'expérience Opera : l'Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien – IPHC (CNRS/Université de Strasbourg) et le Laboratoire d'Annecy le Vieux de Physique des Particules – Lapp (CNRS - Université de Savoie).

 

Pour en savoir plus

Contact chercheur

  • Marcos Dracos, Tél : 03 88 10 63 70
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