Mutation d'un neutrino muon en neutrino tau

Publié par Adrien le 29/03/2013 à 00:00
Source: CNRS-IN2P3
Les physiciens de la collaboration internationale Opera, qui implique le CNRS/IN2P3, ont détecté un neutrino de type tau dans un faisceau de neutrinos de type muon: la détection de cet évènement très rare, le troisième identifié par Opera depuis 2010, rend les observations (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) encore plus significatives et constitue ainsi une étape clé dans la quête d'une preuve directe de l'oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.) des neutrinos.

L'expérience Opera, se déroulant au laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie, étudie le phénomène d'oscillations des neutrinos, ces particules énigmatiques interagissant rarement avec la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux....) et remplissant l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) pratiquement au même titre que les photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement...). Ces oscillations, phénomène de la mécanique quantique (La mécanique quantique est la branche de la physique qui a pour but d'étudier et de décrire les phénomènes fondamentaux à l'œuvre dans les systèmes physiques, plus particulièrement...), permettent aux neutrinos de se transformer au cours de leur voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et...) d'une famille à une autre parmi les trois familles existantes.

Des neutrinos du type muon (Le muon est, selon le modèle standard de physique des particules, le nom donné à deux particules élémentaires de charge positive et négative. Les muons ont une masse 207 fois plus grande que celle de l'électron (105,6 MeV) et...) produits au Cern à Genève sont ainsi envoyés à travers la croûte terrestre (La croûte terrestre est la partie superficielle et solide du matériau dont est faite la Terre. C'est la partie supérieure de la lithosphère (qui constitue les plaques tectoniques).) sur une distance de 730 km, vers le laboratoire souterrain du Gran Sasso. D'après la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou...), quelques uns d'entre eux devraient se transformer en neutrinos tau. Parmi ceux-là, une infime fraction devrait être détectée par le détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu.) Opera, parmi un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) d'autres évènements constituant le bruit de fond (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son. C'est-à-dire vibration de l'air pouvant donner lieu à la création d'une sensation auditive.) de ces observations. Opera, expérience internationale impliquant 140 physiciens de 28 instituts de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...), a été préparée spécialement pour la découverte de ces évènements rares afin de confirmer sans aucun doute possible l'apparition d'une famille de neutrinos dans un faisceau de neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. C’est un fermion de spin ½.) d'une autre famille.

Le détecteur Opera est constitué de détecteurs électroniques et d'environ 150 000 unités appelées "briques", chacune d'entre elle équivalant à un appareil photo sophistiqué. Grâce à ces briques, alternant feuilles de plomb (Le plomb est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Pb et de numéro atomique 82. Le mot et le symbole viennent du latin plumbum.) et films photo spéciaux, les chercheurs d'Opera peuvent détecter et étudier les évènements neutrinos par une mesure précise des particules élémentaires produites par l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) du neutrino avec la brique.

La prise de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) d'Opera s'est achevée en décembre dernier alors que le dépouillement des évènements se poursuivra pendant plusieurs années. A la fin de cette période et d'après la théorie, 5 à 6 évènements de ce type devraient être détectés.

Ce résultat crucial pour la physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la connaissance de...) du neutrino est le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du pistil. La paroi...) d'une entreprise scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les...) complexe, réalisée grâce aux compétences d'un grand nombre de chercheurs, techniciens, scientifiques et étudiants, et avec un engagement fort de la part des différents partenaires de ce projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et...), dont plusieurs équipes du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) en France.
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