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Posté par Publication le 18/09/2004 à 19:13
La mesure de la masse des neutrinos
Ce dossier, dont l'auteur est Alexandre Gaudon, prend sa place à la suite du précèdent dossier du même auteur présentant les neutrinos (lien). Je vous conseille donc de lire ce premier dossier avant d'aborder celui-ci si vous n'êtes pas familiarisé avec les neutrinos.

Vous pouvez contacter Alexandre Gaudon à cette adresse (Les adresses forment une notion importante en communication, elles permettent à une entité de s'adresser à une autre parmi un ensemble d'entités. Pour qu'il n'y ait pas d'ambiguïté, chaque adresse doit correspondre à une...): a_gaudon@ensci.fr


La lettre "nu", le symbole des neutrinos

Introduction

Les neutrinos sont des particules élémentaires appartenant au modèle standard. Ce dernier est depuis les années soixante-dix un cadre théorique qui décrit les particules élémentaires et leurs interactions. Celles-ci se repartissent en deux catégories, les particules de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) ou fermions et les particules de force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale...) ou bosons.

Mis à part le neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules.) tauique (ut) toutes les particules de matière, leptons ou quarks, ont été mises en évidence expérimentalement, grâce aux accélérateurs de particules ou aux chambres à bulles.


Fig. 1: Le modèle standard

Les neutrinos appartiennent à la famille des leptons c'est a dire qu'ils ne subissent pas l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) forte qui assure la cohésion des noyaux des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant...). Il faut savoir qu'à chaque lepton (Un lepton est une particule élémentaire qui n'est sensible qu'à l'interaction électrofaible et à la gravitation. Le terme lepton provient du mot grec signifiant « léger » et se réfère à la faible masse du premier...) chargé (électron, muon (Le muon est, selon le modèle standard de physique des particules, le nom donné à deux particules élémentaires de charge positive et négative. Les muons ont une masse 207 fois plus grande que celle de l'électron (105,6 MeV) et...), tau) on associe un lepton neutre ou neutrino (ue ,um ,ut).

Au sein (Le sein (du latin sinus, « courbure, sinuosité, pli ») ou la poitrine dans son ensemble, constitue la région ventrale supérieure du torse...) du modèle standard, les neutrinos sont de masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la contribution du corps à la force de gravitation...) nulle, de charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice non pécuniaire pour être transporté.) nulle et de spin (Le spin est une propriété quantique intrinsèque associée à chaque particule, qui est caractéristique de la nature de la particule, au même titre que sa masse et sa charge électrique. Comme la...) ½. Cependant malgré les apparences les neutrinos restent une particule très mystérieuse: en effet la question de leur masse n'est pas résolue expérimentalement car les neutrinos possèdent une section efficace (Une section efficace est une grandeur physique correspondant à la probabilité d'interaction d'une particule pour une réaction donnée de la physique...) extrêmement faible (environ 1*10E-38 cm2 sur un nucléon (Le terme nucléon désigne de façon générique les composants du noyau atomique, i.e. les protons et les neutrons qui sont tous deux des baryons. Le nombre de nucléons par atome est généralement noté « A », et appelé « Nombre de...) à 1GeV) ce qui les rend très difficiles à détecter. Pourtant la question de la masse des neutrinos est fondamentale (En musique, le mot fondamentale peut renvoyer à plusieurs sens.) car les implications, à la fois en cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.) et dans les théories de physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On l'appelle aussi physique des hautes énergies...), sont déterminantes. Par exemple si les neutrinos étaient massifs ils pourraient constituer une importante partie de la masse cachée de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

C'est pourquoi, depuis leur mise en évidence expérimentale ( En art, il s'agit d'approches de création basées sur une remise en question des dogmes dominants tant sur le plan formel, esthétique, que sur le plan culturel et politique. En science, il s'agit d'approches de...), la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche...) de la masse des neutrinos est l'une des principales préoccupations des physiciens des particules. Pour tenter de déterminer cette masse, trois méthodes distinctes sont mises en œuvre.
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