Cienciaes.com : La capture des insaisissables neutrinos. Nous avons parlé avec Federico Sánchez Nieto.

Sur la côte est du Japon, au bord du Pacifique, se trouve Tokai, une ville rurale liée à la science nucléaire depuis plus de 50 ans. Il y a l’accélérateur J-PARC, une installation dans laquelle des particules circulent à des vitesses proches de celle de la lumière et entrent en collision les unes avec les autres pour générer des faisceaux de neutrinos. Les neutrinos sont de minuscules particules élémentaires, sans charge électrique, si insaisissables qu’elles peuvent traverser mille Terres sans entrer en collision avec aucun de leurs atomes en cours de route.

Malgré leur difficulté à détecter, les très rares interactions des neutrinos générés dans J-PARC avec la matière environnante sont l’objectif d’une expérience internationale visant à découvrir certaines des propriétés les plus énigmatiques de ces particules.

Il existe plusieurs types de neutrinos : le neutrino électronique, le neutrino muonique et le neutrino tauonique, auxquels sont joints trois autres neutrinos de l’antimatière. Pour des raisons qui ne sont pas pertinentes, les physiciens des particules parlent de « saveurs » pour différencier ces particules. Bien sûr, il n’y a aucun moyen de « goûter » un neutrino, entre autres parce que, même si environ 3 milliards de neutrinos atteignent notre langue chaque seconde, la chose normale est que, tout au long de notre vie, ils traversent proprement l’organe sans chacun d’entre eux interagissant avec un seul atome. Ainsi, les « saveurs des neutrinos » ne sont qu’une manière frappante de parler de leurs différents types.

Aussi insaisissables que soient ces particules, les humains ont réussi à concevoir des instruments capables de les détecter. L’un d’eux se trouve également au Japon, à côté de la ville de Toyama, à 295 kilomètres de l’accélérateur J.PARC. Il y a le détecteur Super-Kamiokande, un immense observatoire de neutrinos construit à l’intérieur d’une ancienne mine, sous 1000 mètres de roche. Le détecteur contient 50 000 tonnes d’eau très pure entourées de détecteurs conçus pour capturer les très rares moments où un éclair de lumière est généré lorsqu’un neutrino interagit avec les atomes et les molécules d’eau.

L’accélérateur J-PARC comme le détecteur Super-Kamiokande Ils font partie d’une expérience appelée T2Kdont notre invité de Talking with Scientists est le porte-parole international, Federico Sánchez Nietoprofesseur à l’Université de Genève.

Au cours de notre conversation avec Federico Sánchez, nous apprenons l’histoire des neutrinos, depuis leur proposition en 1930 comme produit d’une étude théorique du physicien Wolfgang Pauli, en passant par leur découverte en 1956 par Clyde Cowman et Federick Reines, jusqu’à ce qu’ils soient détectés. ses propriétés énigmatiques en étudiant le flux de neutrinos en provenance du Soleil, flux qui a révélé que moins de neutrinos nous parvenaient que ceux proposés par la théorie, ce qui a fini par être appelé « l’énigme des neutrinos solaires ».

La résolution de l’énigme des neutrinos solaires était, si possible, plus énigmatique que le problème lui-même, car elle révélait que les neutrinos changeaient de saveur au cours de leur voyage.

L’expérience T2K a été conçu pour étudier la saveur changeante des neutrinos à mesure qu’ils se déplacent, un problème également connu sous le nom d’« oscillation des neutrinos ». Le faisceau de neutrinos généré dans l’accélérateur J-PARC à Tokai il est étudié par un détecteur situé dans le même complexe et, après la distance de 295 km qui les sépare, par le détecteur Super-Kamiokande. C’est ainsi que les physiciens tentent de comprendre les lois physiques qui guident ces particules à travers l’Univers.

je vous invite à écouter Federico Sánchez Nietoprofesseur à l’Université de Genève, où il dirige le Groupe dédié à la physique des neutrinos dans les expériences T2K et HK pour étudier l’oscillation des neutrinos et porte-parole international de la collaboration T2K.

UTILISER:
Deux institutions espagnoles font partie de la collaboration T2K depuis 2002 et ont contribué à la construction et à l’exploitation du détecteur de proximité ND280, le Institut de physique des hautes énergies à Barcelone et le Institut de Physique Corpusculaire (SCCI) De Valence.