Je vous présente ma traduction d’un article touchant les propriétés des neutrinos . Voilà une des particules les plus énigmatiques du monde matériel et j’en préciserai les termes dans mon commentaire final……
EXO-200 narrows its search for Majorana neutrinos
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Most stringent limit on rate of neutrinoless double β decay set
Les deux premières années de données de l'Observatoire dit « xénon-200 (EXO-200) » ont été poursuivies par une collaboration internationale de physiciens. Les expériences cherchaient des preuves d'un processus appelé «double désintégration bêta", dans un échantillon d’ enrichissement isotopique en xénon-136. Bien que la collaboration EXO-200 n'ait pas encore trouvé aucune preuve statistiquement significative pour le processus de décomposition recherché, ils ont réussi à poser une limite inférieure améliorée sur la demi-vie de la décroissance. Ils ont également montré qu'ils peuvent efficacement supprimer le bruit de fond des rayons cosmiques ou autres désintégrations radioactives parasites . Observer les signes de double désintégration bêta montrerait que les neutrinos sont des fermions de Majorana "" (particules qui sont leurs propres antiparticules). Cela constituerait la découverte d'une nouvelle classe de particules qui se situent au-delà du modèle standard de la physique des particules et constituerait une avancée majeure dans la physique moderne.
Produit par un neutron venant de subir une dégradation β, les neutrinos sont des particules non chargées qui interagissent avec la matière par la force dite faible. Bien que nous ayions maintenant la preuve expérimentale que les neutrinos sont de trois "saveurs" différentes - le neutrino électronique, le neutrino du muon et le neutrino du tau - qui ont chacune une masse différente, les chercheurs n’ont pas été en mesure de définir les masses individuelles. Cependant, les mesures de double désintégration β - si elle devait se produire - pourraient être utilisées pour déterminer la masse absolue d'un neutrino.
Un processus de double désintégration β pour les neutrinos constitue un cas particulier du processus commun nucléaire de la désintégration β dans lequel le neutron dans un noyau instable émet un électron et un antineutrino et devient un proton. Une version plus exotique du processus, connu sous le nom de "double désintégration β", se produit lorsque le noyau est interdit de décroissance par le biais d’un seul β. Une façon pour que cette double désintégration se produise serait que deux β ordinaires se désintègrent, mais sans aucun moyen pour mesurer l'état intermédiaire entre les deux désintégrations et avec le noyau final ayant une énergie de liaison plus grande que celle du noyau originel. Par ailleurs deux neutrons dans le noyau pourraient être simultanément convertis en protons et en deux électrons, avec l'émission de deux antineutrinos électroniques - ce qui est connu comme "deux-neutrinos à double désintégration β" et est prédit par le modèle standard. Mais ce cas de deux neutrinos résultant d’une double désintégration β est très rare, grâce à la demi-vie extrêmement longue des doubles isotopes β, plus de 10 puissance 20 années. C'est plus d'un milliard de fois plus long que l'âge de l'univers lui-même. I l faut donc sélectionner des isotopes qui subissent ce type de double désintégration β(toutefois il a été observé la première fois en 1986), y compris le xénon-136, qui se désintègre, avec l'émission de deux neutrinos, en baryum-136. Et en effet, l'expérience EXO-200 a été la première à observer cette décroissance pour le xénon-136 en 2011.
Mais l'autre type de double désintégration β - la double désintégration β insaisissable et invisible actuellement - est ce que recherche la collaboration EXO-200, avec une foule d'autres expériences à travers le monde. Ce type de désintégration ne se produirait que si le neutrino était une particule de Majorana, prédite la première fois dans les années 1930 par le physicien italien Ettore Majorana et aussi énigmatique, mais jusqu'ici restée inaperçue. Comme les neutrinos n'ont pas de charge électrique, ils pourraient éventuellement être leur propre antiparticule. Dans ce cas là, l’ antineutrino émis par l'une des désintégrations β pourrait être absorbé comme un neutrino dans l’autre désintégration β. Ce processus, comme on l'observe depuis l'extérieur du noyau, se traduirait seulement dans l'observation des deux électrons émis, et pas de neutrinos du tout !. Les électrons porteraient toute l'énergie de la décroissance, contrairement à la double désintégration β normale, dans laquelle ce sont les antineutrinos qui emportent l'énergie en trop . La signature expérimentale de ce processus de désintégration serait la détection de deux électrons, dont la somme de l'énergie totale est égale à la différence de masse entre le noyau mère et le noyau fille.
L'expérience EXO-200 se présente pour la mesure de cette signature en utilisant 200 kg de xénon liquide, enrichi à 80% en isotope 136, et détenus dans une "chambre à temps de projection". La chambre est placée à l'intérieur d'un système de cryostat pour aider à maintenir la température du xénon liquide . Le cryostat est alors protégé par le plomb et est situé dans les entrailles d'une mine souterraine de sel désaffectée, à 641 mts , pour un pilote de confinement des déchets végétaux à Carlsbad, Nouveau-Mexique, aux États-Unis. Cette distance souterraine est cruciale pour le succès de l'expérience, car elle agit comme un bouclier contre le bruit de fond des désintégrations radioactives et les rayons cosmiques parasites tandis que les détecteurs sont constitués de matériaux avec les plus bas niveaux possibles de contamination radioactive.
L'expérience EXO-200 est en cours depuis deux ans, permettant ainsi à la collaboration scientifique de placer la limite la plus stricte sur la demi-vie de neutrinos à décroissance β. Les chercheurs ont constaté qu'elle est supérieure à 1,1 × 10 puissance 25 années, avec un niveau de confiance de 90%, amélioration ainsi leur propre limite précédente de 1,6 × 10 puissance 25 années. La collaboration indique que la grande sensibilité de sa mesure "est prometteur pour de plus amples fonctionnement du détecteur EXO-200 et pour l'avenir des recherches [neutrinos à double désintégration β] avec une expérience basée Xe améliorée, dite « Nexo". Cette longue durée de vie suggère que les neutrinos ont probablement de petites masses. La plupart des expériences récentes ont maintenant réussi à fixer des limites à la masse des neutrinos de Majorana à 0,2-0,4 eV. L'expérience Nexo est prévue avec un détecteur plus grand, avec 5000 kg de xénon ; c est ce qui est actuellement proposé , et les données actuelles EXO-200 aidernt à affiner sa conception future.
La recherche est décrite dans la revue Nature.
À propos de l'auteur
Tushna Commissariat est journaliste pour physicsworld.com
Il y a un commentair e de M. Asghar qui signale que ce serait un cas de double violation leptonique envers le modèle standard
MON COMMENTAIRE /JE REPROCHE A L’ARTICLE SES HESITATIONS ! Les particule de Majorama sont ou bien sans masse et ce sont des bosons a vitesses égale à c ou bien présentent des masses et ce sont des fermions de vitesses relativistes ou non mais inferieures à c …. Or les observations expérimentales montrent que la vitesse des neutrinos ou des antineutrinos parait très variable ……A partir de là ont été élaborées ( par moi notamment !) des représentations mathématiques offrant des configurations totalement symétriques ( Oʰ) en théorie des groupes , et permettant des rotations de signes contraires donc des particules et antiparticules ne différant que par leur spin , ce qui rend plus complexe la définition des particules de Majorama ….Une autre version consiste à présenter les neutrinos comme des particules résultant de la transition de l’échelle quantique a l’échelle subquantique !!!!! Et alors le problème touche le sujet de l’article car il concerne expérimentalement les valeurs des sections efficaces des 3 neutrinos et le mécanisme de leur annihilation ( l’annihilation des spins chère à JJM ) !!!!
rappels ( copier-coller wiki ):"Les neutrinos ne possédant pas decharge électriqueni decouleur, ils interagissent uniquement parinteraction faible(bien qu'ils soienta prioriégalement sensibles à lagravité, son effet est très largement négligeable). Leursection efficace d’interaction(leur probabilité d’interagir) est donc très faible car il s'agit d’une force à courte portée.
Le rapport entre la section efficace d’un neutrino d'1 GeV, et celle d’un électron et d’un proton de même énergie est approximativement de
Les détecteurs de neutrinos contiennent donc typiquement des centaines de tonnes d’un matériau et sont construits de telle façon que quelques atomes par jour interagissent avec les neutrinos entrant. Dans une supernova qui s’effondre, la masse volumique dans le noyau devient suffisamment élevée (1014 grammes/cm³) pour que les neutrinos produits puissent être retenus un bref moment.
Jeu de briques
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