[News] Mutation d'un neutrino muon en neutrino tau

[Adrien]

Les physiciens de la collaboration internationale Opera, qui implique le CNRS/IN2P3, ont détecté un neutrino de type tau dans un faisceau de neutrinos de type muon : la détection de cet évènement très rare, le troisième identifié par Opera depuis 2010, rend les observations encore plus significatives et constitue ainsi une étape clé dans la quête d'une preuve directe de l'oscillation des neutrinos. L'expérience Opera, se déroulant au laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie...

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[phkoech]

Article passionnant et étonnant pour un profane (on envoie des neutrinos à entre la Suisse et l'Italie..., trois ans d'expérience pour détecter 6 neutrinos...).
Seul regret : l'article n'indique pas l'enjeu de l'expérience. 140 chercheurs pour prouver que les neutrinos oscillent, OK. Mais quel est l'impact de cette découverte (ou plutôt cette validation par l'expérience d'une théorie). Est-ce uniquement pour valider le modèle quantique ? Cela nous ouvre-t-il d'autres horizons scientifiques ?

[cisou9]

C'est de la recherche fondamentale qui permet une avancée dans la connaissance mais qui n'a rien a voir avec la recherche appliquée utilisée dans les labos d'entreprise.
J'ai travaillé dans les deux domaines.

[bongo1981]

C'est de la recherche fondamentale, à ne pas confondre avec de la recherche appliquée.

Par exemple lorsqu'à la fin du XIXème siècle, quand Maxwell découvrit que la lumière était une onde électromagnétique, il n'y avait absolument aucune application. Jusqu'à ce que Hertz produise des ondes radios et que Marconi s'en serve plus tard pour transmettre des signaux.

De même lorsque Michael Faraday découvre l'induction, personne ne savait que cela donnerait les moteurs électriques.

[Asohan]

Attention au troll ! C'est peut etre fondamental, mais ce n'est pas inapplicable ! Je peux vous donner tout de suite une application tres importante : Le Soleil. Pourquoi ? Explications :

Le Soleil est partiellement opaque aux neutrinos (comme chacun le sait ;-) ), a tel point que lorsque son coeur s'effondre (lors d'une supernova par exemple) ces neutrinos ne peuvent meme plus sortir du coeur, qui s'echauffe et entraine la reaction en chaine.

L'emission de neutrino pour un Soleil encore stable et jeune peut aussi etre sujette a des variations, notamment lors d'eruptions solaires. Lorsque celles-ci sont dans notre directions, il n'est pas exclu d'enregistrer un changement dans les mesures de neutrinos, et de leur saveur. Connaissant leur variation de saveur exacte, on pourra surement prevenir ce genre d'evenement qui serait catastrophique s'il survenait (destruction des infrastructures electroniques et informatiques, irradiations provoquant des problemes genetiques pour la faune et la flore, ... etc).

D'autres idees d'applications ? La, tout de suite, je ne vois pas. Mais c'est sur qu'on ne verra pas d'application neutrino pour smartphone.

[bongo1981]

Le Soleil est partiellement opaque aux neutrinos (comme chacun le sait ;-) ), a tel point que lorsque son coeur s'effondre (lors d'une supernova par exemple) ces neutrinos ne peuvent meme plus sortir du coeur, qui s'echauffe et entraine la reaction en chaine.

Tiens ? Il me semblait que les neutrinos étaient les premiers à quitter une étoile quasiment sans entrave (je pense que c'est justement ce quasiment qu'il faudrait détailler).
Pour la réaction en chaîne ? tu parles de la fusion des éléments au delà du fer ?

[Asohan]

Dans une etoile (pas seulement dans la couronne, mais vraiment dans le manteau interne) la densite de particule est tres elevee, et le plasma electromagnetique est vraiment sature en electrons, positrons, photons et nucleons (proton et neutrons). Par consequent, lorsqu'on convolue cette distribution de particles avec la probabilite de creation de neutrinos (et aussi d’annihilation et de diffusion elastique) on peut estimer le "libre parcours moyen" de ces neutrinos dans l'etoile.

Pour donner une ordre d'idee, le libre parcours moyen des neutrinos dans un soleil jaune (comme le notre) est de quelques millions de kms, c-a-d une a plusieurs fois le diametre du soleil. Dans un soleil bleu, la temperature est plus elevee et le diametre moyen de l'etoile est plus gros, et donc les neutrinos sont encore plus absorbes. Pas de quoi les arreter, mais suffisamment pour les ralentir ou en perturber le flux. Dans une etoile a neutron (ou dans un coeur d'etoile en plein effondrement) ce libre parcours moyen est de l'ordre du metre ! ce qui change considerablement la physique a l'interieur d'un tel astre (energie interne, temperature,...).

Quand je parlait de reaction en chaine lors de l'effondrement du coeur, je parlais du fait qu'il y a (a priori) plus de protons (hydrogene) que de neutrons dans une etoile. Or, une etoile a neutron n'est pas stable avec un excedant de protons (a cause de la force Coulombienne) et ces protons on tendance a se transformer en neutrons par emission de positron. Ces positrons sont ensuite annihiles avec les electrons restant, et participant ainsi a ce qu'on appelle la phase de de-leptonisation (les electrons sont de la famille des leptons).

Si vous etes inetresse par les supernova donnant des etoiles a neutrons je vous conseille cette presentation (an anglais) :
http://spscicomp.org/wordpress/wp-conte ... vertex.pdf
Elle regroupe assez bien les avancees, les problemes et la complexite de l'etude.

[franckpiton]

ces protons on tendance a se transformer en neutrons par emission de positron. Ces positrons sont ensuite annihiles avec les electrons restant

Je pensais bêtement qu'il absorbait un électron.

[Asohan]

Je pensais bêtement qu'il absorbait un électron.

Oui aussi, et d'ailleurs c'est même plus probable

[bongo1981]

En fait pendant l'effondrement d'une étoile, les atomes se rapprochent, contraints par la gravitation.
Dans le cas de la naine blanche, les électrons arrivent encore à opposer une pression suffisante (principe d'exclusion de Pauli ?) pour arrêter l'effondrement (en dessous de 1.4 masses solaires).
Au delà, la force de pression n'est pas suffisante, dans ce cas, il se produit une réaction :
proton + électron -> neutron + neutrino
Je crois qu'au moins 90% de l'énergie d'une supernova est emportée sous la forme de neutrinos, c'est d'ailleurs ce qui a été détecté par Super Kamiokande avant de voir la contre partie visuelle de SN1987A.
Le résidu est une étoile à neutron, neutrons qui arrêtent l'effondrement grâce au principe d'exclusion de Pauli, pour une partie, et pour l'autre par la répulsion de l'interaction forte à très très courte distance (échange de rho- au lieu de pion).

Intéressante comme présentation Asoshan

[Asohan]

Je crois qu'au moins 90% de l'énergie d'une supernova est emportée sous la forme de neutrinos

90 % ?! ça me semble énorme. Aurais-tu en souvenir la source (article, internet, ...) ? Ca m’intéresse d'y apprendre des chose.

Le résidu est une étoile à neutron, neutrons qui arrêtent l'effondrement grâce au principe d'exclusion de Pauli, pour une partie, et pour l'autre par la répulsion de l'interaction forte à très très courte distance (échange de rho- au lieu de pion).

Échange de rhos au lieu de pions ? pourquoi pas, mais avec quel modèle ? Sans vouloir faire l'avocat du diable, différents modèles prédisent différents comportements, qu'il nous est de toute façon impossible de vérifier précisément car heureusement nous n'avons pas d'étoile à neutron à proximité. J'utilise fréquemment le modèle de Nambu et Jona-Lasinio (NJL pour les intimes ;-) ) pour des simulations de plasma, mais je crois que même pour les hautes densités les échanges privilégiés restent les pions. A vérifier ...

Merci pour tes infos !

[bongo1981]

Je t'avoue que j'ai dû lire ça dans un livre de vulgarisation (je ne sais plus lequel...) sur l'énergie emportée par les neutrinos.
Difficile de trouver de la littérature académique sur le sujet (je ne te montre pas une source wiki, qui a oublié de citer sa source).

Quant à la forme répulsive, je n'ai pas fait de calcul, mais juste raisonner en terme de boson de spin paire ou impaire (pion : paire puisque scalaire donc interaction toujours attractive, rho, boson plus massif de spin 1 qui doit avoir son mot à dire à plus courte distance). C'est très très simpliste comme raisonnement.