Les mystères des neutrinos (1)

La parution  de l’article de JON CARTWRIGHT  sur LA RECHERCHE de novembre (« ALA POURSUITE DES NEUTRINOS STERILES )   a suscité mon   désir de  vous remettre à jour l’actualité des études sur les neutrinos  .Comme d’habitude je vais vous les présenter sous la forme de dialogues ET EN PLUSIEURS  BLOGS

 -«  J’aimerais bien   PAPY   qu’avant de démarrer ton étude des articles de cet auteur ou d’autres  , tu puisses  me rappeler brièvement , en quelques lignes , l’état des connaissances expérimentales sur les neutrinos

-«En quelques lignes je ne crois pas PIERRE  ! Je te rassure quand même : les manips ont confirmé  la prédiction théorique par PAULI  en 1930 de l’existence de ce type de particule mais la confirmation directe est arrivée bien plus tard ….. Ce  n’est qu’en 1956 que  Clyde Cowan, Frederick Reines, F. B. Harrison, H. W. Kruse, and A. D. McGuire  ont publié  la manip de confirmation qui n a d ailleurs été récompensée du  prix Nobel  qu’en 1995 !

-«  Pourquoi ce fut si difficile et comment s’y sont-ils pris ????

-«D’abord il a fallu découvrir le neutron(Chadwick)  et ensuite   que l’on sache par la théorie de Fermi   que ce dernier  se «  déglinguait  »  en proton  + électron +  quelque chose en bien plus petit !!!  … ET suivant   l’équation :nᵒ → p+  + e−  + ν(є )…….Mais  le spectre étant large on ne savait pas trop ce qui partait avec  les  3 produits  et il a fallu attendre  la  manip Cowan–Reines sur les réacteurs  nucléaires de recherches  pour être vraiment surs …Et  d’ailleurs ,   là on est tombé  sur les antineutrinos  suivant la réaction : ν(є) + p+  >n◦  + e +   ….Et ensuite   compte tenu de l’ annihilation du positron et de  la capture neutron  et du gamma engendré  on sait tout reconstituer !

-«  Y  a-t-il encore des gens qui doutent de son existence ?

-« Bien sûr ! Et qui fréquentent ce site !Mais je  suis très tolérant  et laisse s’exprimer  tous ceux qui croient en DIEU/ALLAH/BOUDDAH /RIEN DU TOUT /  ETC   et  ne croient même  que dans leur petite physique ou métaphysique personnelle…… Revenons plutôt si tu veux  à la cause de   cette difficulté de  caractériser exactement ce qu’ est un neutrino .D ‘abord  ,ils ne faisaient  pas partie du modèle Standard  original  et quand les « académistes –puristes » ont bien voulu les accepter , ce fut pour  leur attribuer 3 modes d’existence  possibles  correspondants à l’électron , au muon et au tau …..Cela pouvait constituer un fil conducteur pour les physiciens expérimentateurs et monter la bonne manip pour en mesurer les masses …….Et alors, on s’est aperçu   qu’ ils sont ce qu’ on pourrait qualifier des «  particules- caméléons ». Quand ils voyagent  ils se transforment tout comme un sprinter qui après 100 mètres  se changerait  en coureur de demi-fond puis même  en marathonien !! ! Mais   s’il n y a aucune interaction   ils modifient ainsi leur masse  car la somme  initiale de l’énergie  de masse E(ᵐ) et  de l’énergie cinétique Eᶜ = 1/2mv²  doit rester constante   !…….

-«  C’est ça , le phénomène appelé  «  oscillation » ou «  changement de saveur » ?

-« Oui ! On a mis longtemps a comprendre pourquoi  elle  se produisait : chaque  neutrino  est en fait  un  mélange  de 3 états de masse  qui se propagent chacun  de façon différente ! 

-«  Comment le mettre en évidence ?

-« Ca n’a pas été facile !Car ,comme ils ne  paraissaient être  sensibles qu’ à la force nucléaire faible   leur section efficace de capture par interaction   est  très faible  puisque  c’est une force à  très courte portée. Mais elle augmente avec l’énergie cinétique du neutrino …Donc .il a fallu du temps pour imaginer  puis mettre en œuvre  les détecteurs «  optimaux » pour chaque type de neutrinos ……Mais  c’est seulement  à partir de ce moment-là  que les «  académistes puristes » ont bien voulu  accepter l’idée qu’ ils devaient présenter une masse ….

-« Mais je ne comprends pas PAPY  pourquoi on ne les a pas alors  caractérisé par les effets que la gravité doit leur faire subir ….

-«  Voilà bien une remarque  de ces gens du type «  y a qu’à » ou du type «  faut qu’ on »  PIERRE …Dans cette mesure expérimentale  il faut déjà connaitre  la précision atteinte du champ de gravitation exercé sur une masse m  exercée sur le lieu xyz .Or la difficulté n’est pas mince ! Récemment  a été remesurée la masse de la particule  la plus petite détectable  , l’électron …..C’est Klaus Blaum, directeur de l'Institut Max Planck de physique nucléaire à Heidelberg dont l’une  de ses équipes a  réalisé la mesure la plus pointue de la masse de l’électron jamais effectuée……On ne  l’a pas pesé  immobile sur une   ROBERVAL , bien sûr ! Cela équivalait  à détecter le poids supplémentaire d’un moustique à bord d’un airbus A380 ! Les scientifiques ont utilisé un dispositif appelé piège de Penning. Un tel piège,  une  cellule à résonance cyclotronique ionique, permet de stocker des particules chargées, grâce à la combinaison d'un champ magnétique et d'un champ électrique. Grâce à cela, les physiciens ont pu mesurer la masse d’un électron unique lié à un ion de carbone 12 de référence  de masse atomique  connue. Quoiqu’ il en soit ,  tu te doutes que  la faiblesse de ces masses de neutrinos  est si grande   qu’on ne peut accéder  qu’ a des mesures indirectes  qui ne donnent que les valeurs  des différences entre les carrés des masses  du premier et du deuxieme état Δm²(12) et les  carrés des masses  du deuxième et troisième état Δm²(23)

-« Et tout ceci nous donne-t-il  à la fin  des valeurs de masses ?

-«  Oui ,elles sont de l’ordre du millionième de la masse au repos de l’électron , c’est à dire 5 ,48579909067 10 puissance -13 unité de masse atomique !

  A suivre