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Posté par Adrien le Vendredi 25/05/2018 à 00:00
OPERA présente ses derniers résultats sur les neutrinos
L'expérience OPERA, située au Laboratoire du Gran Sasso de l'Institut national italien de physique nucléaire (INFN), a été conçue pour prouver de manière concluante que les neutrinos muoniques peuvent se convertir en neutrinos tauiques. La découverte de ce processus appelé oscillation (Une oscillation est un mouvement ou une fluctuation périodique. Les oscillations sont soit à amplitude constante soit amorties. Elles répondent aux mêmes équations quel que soit le domaine.), a été récompensée en 2015 par le prix Nobel de physique (Le prix Nobel de physique est une récompense gérée par la Fondation Nobel, selon les dernières volontés du testament du chimiste Alfred Nobel. Il...). Dans un article publié dans la revue Physical Review Letters, la collaboration OPERA présente les résultats finaux de l'expérience, faisant état de l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le...) d'un total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des dettes". En physique le total n'est pas forcément...) de 10 événements candidats à la conversion d'un neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. C’est un fermion de spin ½.) muonique en un neutrino tauique. Ce résultat démontre sans ambiguïté que les neutrinos muoniques oscillent en neutrinos tauiques durant leur voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est...) depuis le CERN, où les neutrinos muoniques ont été produits, jusqu'au Laboratoire du Gran Sasso à 730 km de distance, où OPERA a détecté les 10 neutrinos tauiques candidats.


L'experience OPERA au Laboratoire du Gran Sasso en Italie (Image: INFN)

La collaboration OPERA a également mis aujourd'hui ses données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) en accès libre sur le portail des données ouvertes du CERN. Les chercheurs extérieurs à la collaboration OPERA ont ainsi désormais la possibilité de travailler sur ces données. Les ensembles de données fournis sont assortis de riches informations contextuelles, facilitant également leur interprétation à des fins pédagogiques. En outre, un dispositif de visualisation permet de voir les différents événements et de les télécharger. C'est la première fois que des données ne concernant pas le LHC sont publiées sur le portail des données ouvertes du CERN, mis en place en 2014.

Il existe dans la nature trois types de neutrinos : le neutrino électronique, le neutrino muonique et le neutrino tauique. Ils se distinguent par le fait que, lorsqu'ils interagissent avec la 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 l'espace...), ils produisent le plus souvent l'un des trois leptons chargés dont ils tirent leur nom: l'électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un des composants de l'atome.), le 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...) ou le tau. Ce sont ces leptons qui sont observés par les détecteurs, tels que celui d'OPERA, le seul capable de les observer tous les trois. Des expériences menées à la fin du siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où peut...) dernier ont montré que les neutrinos muoniques, après avoir parcouru de longues distances, étaient en nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) moins élevé que ne le prédisait la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou...). Cela laissait penser que les neutrinos muoniques oscillent, se transformant en d'autres types de neutrinos. Puisque les électrons détectés étaient aussi nombreux que prévu, les physiciens ont présumé que les neutrinos muoniques se transforment essentiellement en neutrinos tauiques. Ce fait a maintenant été clairement confirmé par la collaboration OPERA, grâce à l'observation directe de neutrinos tauiques apparus à une distance de 730 km de la source de neutrinos muoniques. Cette confirmation sur la façon d'osciller des neutrinos permet de mieux comprendre certaines des propriétés de ces particules mystérieuses, comme leur 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...).

La collaboration OPERA avait observé le premier événement tau (preuve de l'oscillation du neutrino muonique) en 2010 ; quatre autres événements ont ensuite été rapportés sur la période 2012-2015, date à laquelle la découverte de l'apparition du neutrino tauique a été évaluée pour la première fois. Grâce à une nouvelle méthode d'analyse appliquée à l'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents...) complet de données recueillies entre 2008 et 2012 - la période de production des neutrinos - un total de dix événements candidats ont maintenant été identifiés, avec un niveau extrêmement élevé de signification statistique (Une statistique est, au premier abord, un nombre calculé à propos d'un échantillon. D'une façon générale, c'est le résultat de l'application d'une méthode statistique à un ensemble de...).

Nous avons tout analysé avec une méthode entièrement nouvelle, prenant en compte les caractéristiques particulières des événements, explique Giovanni De Lellis, porte-parole de la collaboration OPERA. Nous rapportons également la première observation directe du nombre leptonique du neutrino tauique, c'est-à-dire du paramètre permettant de distinguer les neutrinos des antineutrinos.Il est extrêmement gratifiant de voir aujourd'hui que nos résultats dépassent largement le niveau de confiance que nous avions envisagé dans la proposition de l'expérience. "

Au-delà de cette contribution à la connaissance du comportement des neutrinos, l'expérience OPERA a également permis le développement de nouvelles technologies. La collaboration a en effet été la première à utiliser à grande échelle (La grande échelle, aussi appelée échelle aérienne ou auto échelle, est un véhicule utilisé par les sapeurs-pompiers, et qui emporte une échelle escamotable de grande hauteur. Le terme...) les films d'émulsion nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :) pour enregistrer les traces (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de la Commission européenne dans le...) des particules à l'aide de technologies haut débit (Le terme de haut débit (ou large bande par traduction littérale de l'expression anglosaxonne broadband) fait référence à des capacités d'accès à internet supérieures à celle de...) entièrement automatisées, avec une précision submicrométrique. Cette technologie (Le mot technologie possède deux acceptions de fait :) trouve des applications dans de nombreux autres domaines scientifiques, notamment 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...) sur la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre) désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d'effets inattendus, notamment au sujet des galaxies. Différentes hypothèses ont été émises et explorées sur...) et l'étude des volcans et des glaciers. Elle est également employée pour optimiser la thérapie (Une thérapie est un ensemble de mesures appliquées par un thérapeute à une personne souffrant d'un problème de santé, dans le but de...) hadronique pour le traitement du cancer (Le cancer est une maladie caractérisée par une prolifération cellulaire anormalement importante au sein d'un tissu normal de l'organisme, de...) et a récemment été utilisée pour cartographier l'intérieur de la pyramide (Une pyramide (du grec pyramis) à n côtés est un polyèdre formé en reliant une base polygonale de n côtés à un point, appelé l'apex, par n faces...) de Khéops, l'un des plus grands et plus anciens monuments sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive des...).

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Source: Achintya Rao - Copyright CERN
 
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