Prix Nobel de physique pour ceux qui ont montré que les neutrinos sont transformés et ont masse

2015/10/06 Etxebeste Aduriz, Egoitz - Elhuyar Zientzia Iturria: Elhuyar aldizkaria

La Fondation Nobel a annoncé que la japonaise Takaaki Kajita et Arthur B. Le Canadien McDonald recevra le prix Nobel de physique 2015. Les équipes des deux chercheurs, chacun de leur côté, ont montré que les neutrinos sont transformés d'un type à l'autre et ont donc la masse.
Nakaaki Kajita et Arthur B. McDonald, Prix Nobel de physique 2015. Ed. Takaaki Kajita / Queen's University

Les milliards neutres nous traversent par seconde. Ils se déplacent presque à la vitesse de la lumière et interagissent à peine avec la matière. Ils se produisent dans différents processus spatiaux, mais aussi dans notre atmosphère et sur la Terre elle-même, comme les centrales nucléaires, et à l'intérieur, en désintégrant les isotopes. Après les photons, ce sont les deuxièmes particules les plus abondantes de l'univers.

Malgré leur abondance, les neutrinos ont toujours été difficiles à rechercher. En fait, en n'interagissant pas avec la matière, ils sont très difficiles à détecter. Quand Wolfang Paul les a annoncé en 1930, il a eu cette préoccupation : «J’ai fait quelque chose de terrible, j’ai proposé une particule qui ne peut être détectée.»

Dans lui n'a pas réussi Pauli, qui a été détecté un quart de siècle plus tard. Mais on a peu entendu parler des neutrinos fugaces jusqu'à ce qu'à la fin du siècle ils soient devenus des détecteurs plus sophistiqués. L'Institut Karolinska a récompensé cette année les découvertes faites dans deux de ces détecteurs.

Détecteurs Kamkande et Subdury

Le Super-Kamkande, détecteur géant souterrain de 1000 mètres de profondeur, a été lancé au Japon en 1996. Il avait la capacité de détecter les neutrinos qui se produisent en heurtant les rayons cosmiques avec les particules de l'atmosphère terrestre. L'équipe de Takaaki Kajita a détecté environ 5.000 neutrinos au cours des deux premières années. Il était beaucoup plus que ce qu'il a obtenu, mais moins que les calculs théoriques indiquaient.

Puis ils ont réalisé quelque chose d'étrange. Théoriquement, il devait atteindre le même nombre de neutrinos des deux côtés du détecteur, certains venant directement de l'atmosphère et d'autres venant à travers la planète. Mais ils détestaient moins ceux qui traversaient la planète. De là, il a été déduit que les neutrinos qui effectuaient le plus long chemin étaient transformés et ne pouvaient donc pas détecter.

Il existe trois types de neutrinos, neutrinos d'électrons, neutrinos de muon et neutrinos de bâton. Ceux qui sont générés dans l'atmosphère sont des neutrinos de muon qui sont détectés dans le Super-Camion. Kajita a proposé en 1998 que certaines des collines neutres qui se formaient dans l'atmosphère se transformaient en lat-neutrinos sur la route. Et cela signifiait une autre conséquence importante : s'ils changeaient, ils devaient obligatoirement avoir la masse. Ainsi, bien que l'on pensait jusqu'alors le contraire, Kajita a mis sur la table le premier test suggérant qu'ils avaient de la masse.

Bientôt confirmé Arthur B. Groupes de MacDonald à l'Observatoire Subdury Neutrino du Canada. Situé à 2 000 mètres de profondeur, ce détecteur détecte les neutrinos provenant du soleil. Mais il permet de réaliser deux mesures différentes: seulement des neutrinos d'électrons, ou tous les types de neutrinos à la fois, sans savoir combien il y a de chacun.

Au soleil, seuls des neutrinos d'électrons sont produits. Mais ils ont vu que d'autres neutrinos arrivent. Ainsi, il a été conclu que certains de ceux qui sortent du soleil sous la forme d'électrons neutrinos sont devenus muon-neutrino et tau-neutrino.

La Fondation Nobel reconnaît que les deux résultats ont révolutionné la connaissance existante jusqu'alors. En fait, le modèle physique standard lui-même a également été remis en question pour la première fois, car ce modèle a besoin de neutrons sans masse. Il est devenu clair que le Modèle Standard n'est pas suffisant pour expliquer complètement le fonctionnement de l'univers.

Donc, si les neutrinos ont la masse, mais très petite. Bien qu'il n'ait pas encore été mesuré, les physiciens estiment qu'il est un million de fois inférieur aux électrons. Cependant, il y a tellement de neutrino que tous pèsent comme toutes les étoiles que l'on peut voir dans l'univers.