→ NEUTRino:

particule sans charge électrique - NEUTRE

→ NeutrINO: 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 () ?

Qu’est-ce qu’un Neutrino () ?

Oscillation de Neutrinos

e

Si les neutrinos ont une masse, il est possible de les détecter lorsqu’ils se transforment d’une famille à une autre famille.

Mesure de l’oscillation du neutrino !

Trois familles de Neutrinos:

neutrino ‘électron’: découvert en 1956e

neutrino ‘tau’: découvert en 2000

neutrino ‘muon’: découvert en 1963

CNGSCERN Neutrinos to Gran Sasso

• Envoyer un faisceau de neutrinos muon produit au CERN sur une longue distance (732km).

• Détecter des neutrinos tau au Gran Sasso.

Preuve de l’oscillation – ! Preuve que les neutrinos ont une masse !

Principe

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

SPSPS

Cible Cornes magnétiques

Gran Sassoen Italie

Tube de désintégration

Faisceau de protons

protons

protons pionspions neutrinos

100000000000000000 = 1017 neutrinos sont envoyés par jour

100000000000 = 1011 neutrinos arrivent au Gran Sasso par jour

25Neutrinos muon sont détectés par jour au Gran Sasso à l’aide d’un détecteur de 1800 tonnes

2Neutrinos tau sont détectés par année au Gran Sasso à l’aide d’un détecteur de

1800 tonnes

p + C (interaction) + désintegration + +

CNGS - Site au CERN

MeyrinMeyrin

PrPréévessin-Moensvessin-Moens

SPSSPS

LHCLHC

faisceau de protons

cible, cornes magncible, cornes magnéétiquestiques

faisceau de neutrinos

Tube de désintegrationTube de désintegration

Histoire de Neutrinos (

•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 1987A.

•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

Super-Kamiokande, Japon: Un détecteur de50000 tonnes d’eau, 1000 m sous terre.

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.

OPERA, Laboratoire du Gran Sasso, Italie:Le détecteur est fait de briques de plomb lourd/émulsions photographiques.Au total: 206336 briques = 1800 tonnes.

400000000000000 neutrinos/seconde = 4·1014 /s provenant du soleil traversent notre corps.

En 100 ans, seulement 1 neutrinointeragit dans notre corps !

On aurait besoin d’un bloc de plomb d’une épaisseur de 10000000000000000 = 1016 mètres pour arrêter la moitié des neutrinos provenant

du soleil.

Neutrinos du Soleil

Les neutrinos sont partout parmi nous...

Neutrinos de la terre:Cette radioactivité naturelle correspond à 20000 centrale nucléaire.6000000 (6 millions) par seconde et par cm2.

Chaque personneest émettrice de neutrinos: 340000000 (340 millions) par jour.(20 milligrammes de potassium 40K radioactif dans notre corps).

Phénomènes cosmologiques:• Neutrinos de Supernova (explosion d’étoiles) • Neutrinos cosmiques: énergie très basse, partout dans l’univers: 330 neutrinos par cm3.

Neutrinos du soleil: (réactions nucléaires) 400000000000000 (4x1014) par seconde.