La masse des neutrinos

Moment historique pour la physique ces jours-ci, qui ouvrirait un peu plus la porte à des recherches en cosmologie et plus précisément sur la matière noire !

LE NEUTRINO DÉVOILE SA MASSE

Théorisés en 1930 par Wolfgang Pauli et découverts en 1956, les neutrinos sont une catégorie de particules élémentaires du modèle standard, parmi les plus mystérieuses.
Ils jouent une importance capitale dans la physique des particules, les réactions nucléaires et dans les théories sur la matière noire.

Si jusqu'à présent on savait les détecter grâce à des installations comme Superkamiokande au Japon, IceCube en Antarctique ou encore les expériences du CPPM en Provence ; nous n'avons jamais eu d'informations sur leur masse.

C'est désormais chose faite grâce à l'expérience KATRIN du Karlsruhe Intitute of Technology, dont la construction a commencé en 2010. Enfin, chose faite, il faut quand même relativiser.

KATRIN permet de mesurer la masse d'un certain type de neutrino : l'anti-neutrino électronique. (Retenez juste que c'est un type de neutrino)

Principe :

On utilise la désintégration béta du tritium pour générer des neutrinos :

Tritium = Hélium + électron + antineutrino électronique

Cette désintégration libère de l'énergie qui se répartit avec une certaine probabilité entre l'électron et le neutrino.
Par exemple : La désintégration libère 10 d'énergie. L'électron en récupère 6, il reste donc 4 pour le neutrino.

Imaginons un cas particulier : le neutrino est libéré mais reste immobile. Il a une masse, donc de l'énergie d'après E=mc², mais il ne possède que cette énergie, car il est immobile. Le reste de l'énergie de la désintégration est alors donnée à l'électron.

Exemple : sur une énergie totale de 10, l'électron en possède 9. Il ne reste plus que 1 pour le neutrino. Donc l'énergie de masse du neutrino est au maximum de 1.

Sur un grand nombre de mesures, on cherche alors l'énergie maximale que peut avoir un électron. A ce moment-là, il n'y aura plus qu'à la retrancher de l'énergie totale pour avoir l'énergie de masse du neutrino.

Résultats :

Pour l'instant, seulement 5 jours de données ont été traitées ce qui a donné un résultat prometteur et bien plus précis que n'importe quelle estimation précédente.

Au total (dans le futur) c'est 1 000 jours de données qui devront être analysées pour obtenir le résultat le plus fiable et précis possible.

Sources :

Thierry Lasserre - CEA, IRFU

Susanne Mertens - Max Planck Institute for Physics

Groupe Facebook (fermé) "Astronomie-Physique quantique-Exploration spatiale" : https://www.facebook.com/groups/504114879948746/

Plus d'informations : https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino#Masse