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Neutrinos?

• Nous baignons dans une nuée de particules, beaucoup plus nombreuses que toutes les autres : pour 1 électron, l’univers contient mille milliards de neutrinos, particules sans charge électrique intéragissant d’une facon incroyablement faible avec la matière.

• Ces fantômes peuvent traverser 100.000.000 terres alignées sans intéractions

• Vous êtes traversés chaque seconde par 100.000.000.000.000 neutrinos provenant du soleil

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100 microns 10 microns 0.1 micron

0.001 0.0001micron micron

0.00000001micron

Plongeons dans la matière…

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Nous sommes dans un labo de “ Physique des Particules Elémentaires ” ?

• Elémentaires? : indivisibles, sont les briques les plus b petites de notre monde

• Carte d’ identité (charge électrique, masse, stabilité , etc)• Modèles théoriques qui décrivent les forçes, familles,structures examples: électron charge= + ou -,

m=1/1000000000000000000000000000000 kg

photon charge=0 m=0

particule “ alpha” ? Non: c’est un noyau d’Helium: 2 neutrons, 2 protons

Proton? Non: il est composé de trois quarks

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Les Forces

• Electro-magnétique = le photon m=0

• Forte = le gluon m=0

• Faible = les W±,Z0 m=160000 ep1

p2

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Intéraction faible?

Le boson d ’échange est très lourd : x 80 masse du proton

portée de la force très petite probabilité de passer «  à portée »

très faible Les peuvent voyager dans la matière

tout droit: …. 10.000.000 terres alignées sans les voir !! Sur terre nous recevons en eux des

messagers venant en ligne droite des galaxies : astronomie neutrino?

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les Radioactivités

• Radioactivité

• Radioactivité

+ E

+210Po 4 He + 206 Tl + 5.3 MeV

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• Noyau A Noyau B + électron

• Quelque chose doit s’échapper pour conserver l’énergie et l’impulsion

• C’est le « petit neutre » (Pauli,1930) • Noyau A Noyau B + e + neutrino  

Radioactivité

+e

A B

E maxEnergie de l’electron

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Carte d’identite du neutrino

• C’est une particule élémentaire (non divisible)

• Charge électrique 0

• Masse : nulle ,petite ???

• Interactions: seule une très faible interaction

• Stabilité : semble stable, mais …???

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Sources Naturelles

• Le Soleil: 1011 /cm2.sec

• La Terre: 107 /cm2.sec ( Radioactivité )

• Rayons cosmiques +atmosphère: 1. /cm2.sec

• Les Super-Novae: SN1987: 1059

• Les « fossiles » : 100. /cm3  1 sec après le Big-Bang …

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Peut-on en fabriquer nous-mêmes?

• Réacteurs nucléaires 5. 1020/sec Radioactivité (0 à 10 MeV) ici: 1 million/ cm2

(Bugey)

• Bombes à hydrogène: 1028/sec

• Futur faisceau CNGS du CERN

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Comment détecter les neutrinos

• Les réactions de détection ex: e+p n+e+

• Flux de neutrinos le plus grand possible

• Masse du détecteur la plus grande possible

• Prise de données la plus longue possible

• Se protéger des cosmiques et des gammas

EXPERIENCES TRES DIFFICILES

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Le photomultiplicateur (P.M.)

2000 volts

10.000.000 e-

1 e-

2 4 …etc…. 12

1 3

Permet la détection d’un seul photon !

(bleu)

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• Expérience du Bugey (France, 1996) un module= 600 litres de liquide scintillant + 196

photo-multiplicateurs

15 et 40 m de distance d ’un réacteur, sous 2 a 5 m de béton  : 50 évènements /heure a 15m

c’est moi !

Bugey

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L ’effet Čerenkov et l ’eau

• Une particule chargée traverse la matière en excitant sur son passage les atomes. Si la vitesse de cette particule dans le milieu

est supérieure à celle de la lumière, alors la lumière de désexcitation est cohérente

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électron

Lumière bleue

Mur de Photomultiplicateurs

eau

neutrino

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Super-Kamiokande

• 50000 tonnes

• 11147 p.m

• 1000 m

• 10000 atmosphériques

• 10 millions solaires

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truc

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Le soleil vu a travers la terre…

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Mer et ....

Antarès

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.... Glace

Amanda

Ice Cube

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Les neutrinos disparaissent !• On sait calculer d’une

facon précise le flux de e solaires (modèle du soleil)

L’expérience de Davies : flux = 30 % du flux attendu !!

• Désintégration? NON!

• Autre phénomène?

• Déclenchement de plein d’expériences !

e +37Cl 37Ar+e-

600 tonnes de C2Cl4

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OPERA (2006)

• Mise en evidence de dans un faisceau de

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OPERA

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr (JJ.Gomez Uni Valencia,Sp)