- 1. « L'expédient » de Pauli et l’hypothèse du neutrino
- 2. La découverte des trois types de neutrinos
- 3. Les neutrinos et l'interaction électrofaible dans le modèle standard
- 4. Les oscillations de neutrinos
- 5. Que sont les neutrinos ?
- 6. Dirac ou Majorana ?
- 7. Des neutrinos stériles ?
- 8. Les neutrinos comme sonde de la matière
- 9. Les neutrinos, messagers de l'astronomie et de la cosmologie
- 10. Bibliographie
- 11. Sites internet
NEUTRINOS
- Article mis en ligne le
- Modifié le
- Écrit par Bernard PIRE
Les neutrinos, messagers de l'astronomie et de la cosmologie
Dès 1939, Hans A. Bethe (1906-2005) avait énoncé sa théorie de la production de neutrinos dans le Soleil et les étoiles, qui lui vaudra le prix Nobel de physique en 1967. On a vu l’importance de l’observation des neutrinos solaires et on comprend comment celle des neutrinos atmosphériques nous renseigne sur la nature des rayons cosmiques issus de l’Univers lointain. Les neutrinos se révèlent même des messagers fiables d’événements cosmiques exceptionnels, très complémentaires aux autres observations. Leur émission n'intervient pas exactement simultanément à celle des signaux électromagnétiques ou gravitationnels, et leur propagation dans les espaces intersidéraux est moins affectée par les divers champs magnétiques que celle des rayons lumineux ou X. Ainsi, en février 1987, les physiciens travaillant auprès du détecteur souterrain de Kamioka repèrent une poignée de neutrinos issus de la supernova 1987A, explosion d'une étoile dans le grand nuage de Magellan à quelque 170 000 années-lumière de la Terre. Plus récemment, des physiciens ont conçu et construits de véritables « télescopes à neutrino » afin de détecter et analyser les neutrinos produits dans l'Univers lointain. Le détecteur Ice-cube enfoui dans les glaces du pôle Sud est un ensemble de 86 lignes de détection contenant 5 160 modules optiques (1 km3). Depuis 2010, il détecte les neutrinos de très haute énergie (jusqu’au pétaélectronvolt, PeV, soit 1015 eV) venant principalement du ciel de l’hémisphère Nord. Depuis 2016, les 250 physiciens de la collaboration KM3NeT (pour Km3 Neutrino Télescope) installent deux détecteurs sous-marins, à des profondeurs de 2 500 et 3 500 mètres au large de Toulon (France) et de la Sicile ; ils seront pleinement opérationnels vers 2030.
Les neutrinos peuvent aussi contribuer à la compréhension de la structure interne de notre Terre. Leur absorption différenciée dans les matériaux permet d’envisager d’utiliser leur détection pour localiser la frontière entre le noyau et le manteau de notre planète, déterminer la densité de ces régions et même mesurer la composition chimique du noyau. Cette question fait partie du programme scientifique de l'expérience KM3NeT.
Les neutrinos sont sans doute les moins bien comprises des particules considérées aujourd'hui comme élémentaires. Depuis l'observation de leurs oscillations, ils sont l'indice le plus sûr qu’une extension du modèle standard des interactions fondamentales est bien nécessaire. De trop nombreux modèles théoriques ont été proposés dans ce sens tout en restant dans l'esprit de la description actuelle des champs fondamentaux ; la difficulté des tests expérimentaux suggérés ne permet pas de choisir parmi eux. Diverses expériences prévues pour les prochaines décennies lèveront peut-être le voile sur les propriétés des différents neutrinos. Il se pourrait même que la compréhension des neutrinos oblige à revoir les fondements mêmes de la description des interactions élémentaires. Mais, même sans bien comprendre bien leur nature, on continuera à les utiliser comme des messagers fidèles apportant des informations précieuses pour les progrès de l'astronomie.
La suite de cet article est accessible aux abonnés
- Des contenus variés, complets et fiables
- Accessible sur tous les écrans
- Pas de publicité
Déjà abonné ? Se connecter
Écrit par
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
Classification
Pour citer cet article
Bernard PIRE. NEUTRINOS [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Article mis en ligne le et modifié le 28/02/2024
Médias
Détection des types de neutrinos
Observatoire de Kamioka, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), Université de Tokyo
Expérience de Tokai à Kamioka
SLAC
Autres références
-
EXISTENCE DU NEUTRINO
- Écrit par Bernard PIRE
- 106 mots
- 1 média
L'existence du neutrino est proposée en 1930 par le physicien suisse d'origine autrichienne Wolfgang Pauli (1900-1958), pour sauvegarder le principe de conservation de l'énergie que les désintégrations radioactives β des noyaux atomiques ne semblaient pas respecter. Cette particule difficilement...
-
DÉCOUVERTE DU NEUTRINO MUONIQUE
- Écrit par Bernard PIRE
- 209 mots
Les physiciens américains Jack Steinberger (1921-2020), Leon Lederman (1922-2018) et Mel Schwartz (1932-2006) montrent en 1962 qu'il existe au moins deux sortes de neutrinos, l'un attaché à l'électron, l'autre au muon. L'expérience utilise le synchrotron du Laboratoire national de Brookhaven...
-
PARTICULES ÉLÉMENTAIRES
- Écrit par Maurice JACOB et Bernard PIRE
- 8 172 mots
- 12 médias
...leptons sont insensibles à l'interaction forte. C'est le cas de l'électron qui est un des leptons chargés. Il existe aussi des leptons neutres. Ce sont les neutrinos. Tous ces quarks et ces leptons sont autant de particules élémentaires reconnues aujourd'hui comme telles. Certes, les nouveaux quarks et les... -
ANTARES, télescope sous-marin à neutrinos
- Écrit par Bernard PIRE
- 308 mots
Antares, premier télescope sous-marin à neutrinos, est installé au large de La Seyne-sur-Mer (Var). Depuis juin 2008, les 12 lignes de détection d'Antares scrutent par 2 500 mètres de fond le passage de neutrinos d'origine cosmique.
Couvrant une surface de 10 hectares, ce détecteur...
-
ANTIMATIÈRE
- Écrit par Bernard PIRE et Jean-Marc RICHARD
- 6 931 mots
- 4 médias
...symétrie est exacte si s̄ jouit des mêmes propriétés que s. Mais on a découvert que la conjugaison de charge, C, est violée. En effet, C transforme un neutrino gauche νL (hélicité = — 1/2, l'hélicité étant la projection du spin de la particule sur l'axe de sa quantité de mouvement ... -
ASTRONOMIE
- Écrit par James LEQUEUX
- 11 339 mots
- 20 médias
...progressivement remplacée par un détecteur électronique bien plus performant, le CCD (charge coupled device). Des domaines nouveaux sont abordés. On détecte les neutrinos du Soleil, qui se révèlent moins nombreux que prévu : ce problème sera résolu après beaucoup d'efforts, lorsque l'on aura réalisé que les différentes... - Afficher les 31 références
