Prix Nobel 2015 : Les neutrinos ont une masse

Le 6 Octobre 2015, deux prix Nobel ont été décernés à Takaaki Kajita et Arthur B. McDonald pour leurs travaux sur les neutrinos. Effectivement, ils ont été les premiers à montrer que les neutrinos ont bien une masse. Faible certes, mais présente. 

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Mais qu'est ce donc que les neutrinos ? 

La physique des particules est un domaine extrêmement vaste de la physique qui a pour objet d'étudier l'infiniment petit et plus précisément d'étudier les composants les plus élémentaires de la matière et leurs interactions. Les neutrinos font partie de ces composants élémentaires.

Tableau représentant approximativement les constituants fondamentaux de la matière. On parle également de modèle standard des particules.
Tableau représentant approximativement les constituants fondamentaux de la matière. On parle également de modèle standard des particules.

Si je vous explique ce que sont les neutrinos et d'où ils viennent, il faut que je vous fasse un article entier sur le modèle standard. Donc je vais raccourcir un peu les choses 🙂

Le neutrino a pour la première fois été évoqué par Wolfgang Pauli en 1930 dans le but d'expliquer la désintégration bêta. Désintégration très présente lors de réactions nucléaires que l'on observe dans le soleil ou dans les centrales nucléaires par exemple. Lors de ces réactions, les physiciens se rendaient à chaque fois compte que l'énergie du système n'était pas totalement conservée. Il y avait toujours un peu plus d'énergie avant que après la réaction. C'est en ajoutant une particule hypothétique très peu énergétique que les physiciens pallièrent à ce problème. 

Pauli Wolfgang [1869-1955]
Pauli Wolfgang [1869-1955]

Il existe trois types de neutrinos qui se caractérisent uniquement par leurs énergies différentes : 

  • Le neutrino électronique
  • Le neutrino tauique 
  • Le neutrino muonique

Le soleil étant une importante source de neutrinos, nous sommes en permanence bombardés de neutrinos, il y aurait plusieurs dizaines de milliards de neutrinos par centimètres carrés. Les neutrinos sont des particules qui interagissent très peu avec la matière, c'est la raison pour laquelle il est si difficile de les détecter. Pour cela, des dispositifs de détection immenses sont construits. Ce sont de gigantesques cuves situées à plusieurs centaines de mètres sous la terre remplies d'eau purifiée et dont les parois sont tapissées de photodétecteurs qui détectent quelques neutrinos par jour seulement.

Photo du Super Kamiokande au Japon. On y voit les murs tapissés de photodétecteurs qui sont censés recuperer tout signal d'une éventuelle réaction avec un neutrino dans l'eau ultrapure.
Photo du Super Kamiokande au Japon. On y voit les murs tapissés de photodétecteurs qui sont censés recuperer tout signal d'une éventuelle réaction avec un neutrino dans l'eau ultrapure.

 La masse des neutrinos

Pendant des années, il a été impossible pour les physiciens de dire si les neutrinos ont une masse ou pas.

C'est en 1998 que Takaaki Kajita et Arthur B. McDonald ont tout deux montré que les neutrinos pouvaient osciller c'est à dire changer de nature, passer de neutrino tauique à neutrino muonique par exemple. C'est à travers ce changement de saveur que l'on arrive à montrer que les neutrinos ont une masse, sans toutefois pouvoir la déterminer précisément.

Les neutrinos sont des particules qui font énormément parler dans le monde de la physique. C'est déjà la quatrième fois qu'elles sont sujettes à un prix Nobel. La prochaine étape consistera à établir une masse précise des différents neutrinos. Ces informations supplémentaires auront un impact non négligeable sur toute la physique des particules et même en cosmologie.

Si cet article vous a plus, n'hésitez pas à laisser un commentaire et surtout partagez le ! C'est important 🙂 

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2 commentaires sur “Prix Nobel 2015 : Les neutrinos ont une masse”

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