Questce quun Neutrino n NEUTRino particule sans charge

Qu’est-ce qu’un Neutrino (n) ? → NEUTRino: particule sans charge électrique - NEUTRE → Neutr. INO: particule trés légère (masse ZERO? ) hypothèse de 1930 (W. Pauli à Zurich): ‘pas plus lourde que 1/100 d’un proton’ → particule ‘fantôme’ - difficile à observer probabilité d’interaction avec la matière: EXTRÈMENT FAIBLE

Qu’est-ce qu’un Neutrino (n) ? Trois familles de Neutrinos: ne neutrino ‘électron’: découvert en 1956 nm neutrino ‘muon’: découvert en 1963 nt neutrino ‘tau’: découvert en 2000 Oscillation de Neutrinos Si les neutrinos ont une masse, il est possible de les détecter lorsqu’ils se transforment d’une famille à une autre famille. è Mesure de l’oscillation du neutrino ! ne nm nt

CNGS CERN Neutrinos to Gran Sasso Principe • Envoyer un faisceau de neutrinos muon produit au CERN sur une longue distance (732 km). • Détecter des neutrinos tau au Gran Sasso. è Preuve de l’oscillation nm – nt ! è Preuve que les neutrinos ont une masse !

Production de Neutrinos • • • Produire des protons de haute énergie Les envoyer contre une cible Produire ainsi des pions Guider ces pions à l’aide de corne magnétique Laisser ces pions se désintégrer en neutrinos muon et muons Détecter les neutrinos au Gran Sasso Faisceau de protons Cible Cornes Tube de Gran Sasso magnétiques désintégration en Italie protons SPS pions neutrinos PS p + C (interaction) + p 1000000000 = 1000000 = désintegration + m + nm 17 10 neutrinos sont envoyés par jour 11 neutrinos arrivent au Gran Sasso 10 par jour 25 Neutrinos muon sont détectés par jour au Gran Sasso à l’aide d’un détecteur de 1800 tonnes 2 Neutrinos tau sont détectés par année au Gran Sasso à l’aide d’un détecteur de 1800 tonnes

CNGS - Site au CERN SPS faisceau de protons Prévessin-Moens cible, cornes magnétiques LHC Tube de désintegration Meyrin faisceau de neutrinos

Histoire de Neutrinos (n) • 1930: W. Pauli émet l’éxistence du neutrino pour expliquer le spectre en énergie de la désintégration béta (neutron proton + électron + neutrino). • 1932: Enrico Fermi reprend l’hypothèse du neutrino et élabore sa théorie de la désintégration béta (interaction faible). • 1936: C. Anderson découvre la particule muon (appelée parfois ‘électron lourd’). • 1956: C. Cowan and F. Reines découvrent le neutrino electron – Project Poltergeist. • 1963: J. Steinberger, L. Lederman, M. Schwartz découvrent le neutrino muon. • 1975: Au Stanford Linear Collider la particule tau est découverte. • 1987: D’énormes détecteurs souterrains d’eau liquide, installés dans la mine ‘Kamioka’ au Japon et dans la mine de sel ‘Morton-Thiokal’ aux USA, détectent les premiers neutrinos d’un Supernova 1987 A. • 1989: Les expériences au CERN et Stanford, USA montrent qu'il n'existe que trois familles de neutrinos. • 1998: L’expérience Super-Kamiokande au Japon montre les premières indications de l’oscillation des neutrinos. • 2000: L’experience DONUT au Fermilab, USA découvre le neutrino tau.

Détecteurs de Neutrinos Les détecteurs de neutrinos sont composés d'une grande quantité de matériaux situés dans une caverne souterraine (pour les protéger du rayonnement cosmique). Mine d’or de Homestake, South Dakota, USA. Le détecteur contient 617 tonnes de tétrachloroéthylène. Super. Kamiokande, Japon: Un détecteur de 50000 tonnes d’eau, 1000 m sous terre. OPERA, Laboratoire du Gran Sasso, Italie: Le détecteur est fait de briques de plomb lourd/émulsions photographiques. Au total: 206336 briques = 1800 tonnes.

Neutrinos du Soleil 14 4· 10 n/s 40000000 neutrinos/seconde = provenant du soleil traversent notre corps. En 100 ans, seulement 1 neutrino interagit dans notre corps ! On aurait besoin d’un bloc de plomb d’une 16 épaisseur de 100000000 = 10 mètres pour arrêter la moitié des neutrinos provenant du soleil.

Les neutrinos sont partout parmi nous. . . Neutrinos du soleil: (réactions nucléaires) 40000000 14 (4 x 10 ) par seconde. Neutrinos de la terre: Cette radioactivité naturelle correspond à 20000 centrale nucléaire. 2 6000000 (6 millions) par seconde et par cm. Chaque personne est émettrice de neutrinos: 340000000 (340 millions) par jour. (20 milligrammes de potassium dans notre corps). Phénomènes cosmologiques: • Neutrinos de Supernova (explosion d’étoiles) • Neutrinos cosmiques: énergie très basse, 3 partout dans l’univers: 330 neutrinos par cm. 40 K radioactif