STEREO resserre son étau sur l'hypothèse du 4ème neutrino
Publié par Redbran le 22/04/2019 à 14:00
Source: CNRS IN2P3
La collaboration STEREO, à laquelle sont associés le LPSC à Grenoble et le LAPP à Annecy, a présenté ses derniers résultats fin mars lors des Rencontres de Moriond. A ce jour, les mesures tendent à réfuter l'existence d'un 4ème neutrino dit stérile pour expliquer le déficit de neutrinos constaté auprès des réacteurs nucléaires. Et la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un sujet de grande importance donnant lieu...) qu'il en soit autrement se réduit comme une peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le rôle d'enveloppe protectrice du corps.) de chagrin. Actuellement STEREO (Stereo (Solar TErrestrial RElations Observatory) est une mission spatiale de la NASA réalisée dans le cadre du programme international d'étude des relations Soleil-Terre...) a analysé quelques 65000 neutrinos sur une durée totale de 185 jours, et prévoit d'en traiter deux fois plus d'ici 2020, ce qui devrait suffire pour trancher définitivement la question.

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...) STEREO est installé depuis fin 2016 à 10 m du coeur du réacteur (Un réacteur peut désigner :) de l'Institut Laue-Langevin (L'Institut Laue-Langevin (ILL), nommé ainsi en l'honneur des physiciens Max von Laue (physicien allemand 1879-1960) et Paul Langevin (physicien français 1872-1946) est un...) (ILL) à Grenoble. Il mesure précisément les taux et les spectres d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) des neutrinos émis par le coeur dans 6 cellules de détection identiques. S'il existe un 4ème neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. C’est un fermion de spin ½.), il doit "osciller" avec les neutrinos standard, induisant un motif unique de distorsions spectrales d'une cellule à l'autre. Cependant, après analyse minutieuse, les spectres mesurés dans les 6 cellules du détecteur STEREO ont des formes compatibles. Ce résultat réduit considérablement le domaine d'existence du 4ème neutrino (Figure 1). En continuant à collecter des 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.), STEREO améliorera sa sensibilité et testera des zones avec des amplitudes d'oscillations encore plus faibles.


Figure 1: Zone d'exclusion tracée avec les dernières données STEREO dans le plan de l'amplitude d'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.) vers un 4ème neutrino hypothétique (axe horizontal) et de la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi...) de cette oscillation correspondant à sa masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation (la masse grave). Ces...) (axe vertical). Les courbes en noir délimitent les scénarios auparavant les plus probables, avec une étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile...) marquant le cas le plus vraisemblable. La région en rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) est rejetée par les mesures de l'expérience STEREO, avec un degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) de certitude de 90%. La région en bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en...) représente la sensibilité théorique de réjection de l'expérience STEREO pour une précision statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode statistique...) correspondant à 185 jours de données. Image Collaboration STEREO

STEREO est une expérience Franco-Allemande conçue et exploitée par une équipe de scientifiques de l'Irfu-CEA de Saclay, de l'Institut (Un institut est une organisation permanente créée dans un certain but. C'est habituellement une institution de recherche. Par exemple, le Perimeter Institute for Theoretical Physics est...) Laue-Langevin de Grenoble, du Laboratoire de Physique des Particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi physique...) d'Annecy (LAPP/CNRS/Université Savoie Mont Blanc), du Laboratoire de 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...) Subatomique et de Cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.) de Grenoble (LPSC, CNRS/Université Grenoble Alpes/Grenoble INP) et l'Institut für Kernphysik Max-Planck à Heidelberg (Heidelberg est une ville d'Allemagne située dans la vallée du Neckar, au nord-ouest du Land de Bade-Wurtemberg. Le nom de "Heidelberg" provient peut-être de Heidelbeere qui veut dire myrtille en...) en Allemagne (MPIK).

Le LPSC et le LAPP ont réalisé la protection du détecteur vis à vis des bruits de fond (détecteur de muons, blindages en 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 polyéthylène), l'électronique d'acquisition (En général l'acquisition est l'action qui consiste à obtenir une information ou à acquérir un bien.) de données et le système d'étalonnage du détecteur. Les physiciens sont impliqués dans de nombreux secteurs de l'analyse dont la réponse en énergie du détecteur, l'extraction du signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les hommes pour...) neutrino, la prédiction du taux et du spectre des neutrinos et l'analyse statistique des mesures.

Pour aller plus loin
Article détaillé sur l'expérience STEREO
Le site de l'expérience STEREO
Les résultats détaillés sur le site du LPSC

Contact chercheuse:
Fanny Farget - DAS Nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) et application
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