Masse des neutrinos: première injection de tritium dans Katrin
Publié par Adrien le 19/11/2018 à 08:00
Source: CEA

Karlsruhe Institute of Technology/Katrin
L'expérience internationale Katrin vient de démarrer à Karlsruhe (Allemagne). Elle va accumuler des spectres de désintégration du tritium afin de déterminer la masse du neutrinos. L'Irfu a apporté diverses contributions, de l'analyse de 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.) aux tests complets d'aimants supraconducteurs. Premiers résultats attendus en 2020.

Depuis qu'ils ont découvert les métamorphoses (ou oscillations) du neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. C’est un fermion de spin ½.) en 1998, les physiciens savent que les neutrinos ont une 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...), même si celle-ci est extrêmement faible. Ils ignorent cependant toujours sa valeur mais ils obtiennent des majorants de cette masse grâce à des mesures indirectes en cosmologie (La cosmologie est la branche de l'astrophysique qui étudie l'Univers en tant que système physique.).

La collaboration Katrin (Karlsruhe tritium (Le tritium (T ou 3H) est - comme le deutérium - l'un des isotopes de l'hydrogène. Il possède 1 proton et 2 neutrons. Il a été mis en...) neutrino), quant à elle, mesurera directement la masse des neutrinos en observant pendant plusieurs années les désintégrations bêta de l'isotope (Le noyau d'un atome est constitué en première approche de protons et de neutrons. En physique nucléaire, deux atomes sont dits isotopes s'ils ont le même nombre de protons. Le nombre de protons dans le noyau d'un atome est...) radioactif de l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) (tritium). Celui-ci se désintègre en libérant un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge électrique élémentaire de signe négatif. C'est un...) et un neutrino. Dans des cas extrêmement rares, l'électron emporte la quasi-totalité de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) disponible et le neutrino, la seule " énergie de masse " au repos. Le défi consiste à rechercher, dans ces spectres d'énergie électronique exceptionnels, cette infime part manquante, si celle-ci est supérieure à 0,2 eV, soit près de 10^-37 kg  !

En mai 2018, un gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de...) de tritium moléculaire de haute pureté a été injecté pour la première fois dans l'expérience. Une centaine de millions d'électrons " canalisés " par de puissants aimants supraconducteurs a déjà été enregistrée dans le détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été...) à silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.) situé en aval du très grand spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un...) électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre elles, c’est-à-dire de leurs interactions.), conformément au cahier des charges (Un cahier des charges est un document visant à définir exhaustivement les spécifications de base d'un produit ou d'un service à réaliser. Outre les...). L'étalonnage de l'expérience est en cours et la première campagne (La campagne, aussi appelée milieu rural désigne l'ensemble des espaces cultivés habités, elle s'oppose aux concepts de ville, d'agglomération ou de milieu urbain. La campagne est...) de mesures pourra commencer dès 2019.

L'Irfu contribue à plusieurs développements parmi lesquels une chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de simulation et d'analyse des spectres électroniques, incluant pour la première fois un traitement complet des erreurs systématiques, une électronique de lecture des données pour les versions futures du détecteur et les tests complets des aimants supraconducteurs (dipôles).
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