Masse neutrinos
La mesure de la masse des neutrinos
Publié par Publication le 18/09/2004 à 19:13
La désintégration dite double beta se produit lorsque deux neutrons se transforment simultanément en protons dans le noyau et peut s'écrire: (A, Z) -> (A, Z+2) + 2e- + 2ue

Ce processus est appelé un processus du deuxième ordre. Il a toutes les vertus de la respectabilité puisqu'il ne viole aucune des règles établies. Il a intéressé les physiciens dès 1935, peu après que Fermi eut publié sa théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une...) de 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.) faible. Il est beaucoup plus rare que pour la désintégration beta (Le genre Beta appartient à la famille des Chénopodiacées, tribu des Cyclolobae.), les durées de vie (La vie est le nom donné :) atteignent des centaines de milliards de milliards d'années. On imagine tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) de suite que pour observer ce mode de désintégration il faudra que les autres soient impossibles ou presque interdits par les règles de sélection habituelles.

Cependant il est possible d'imaginer une désintégration double beta sans création de neutrinos si les neutrinos sont des particules de Majorana, c'est à dire identiques à leurs antiparticules. En effet il existerait alors une probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des probabilités est un sujet de grande importance...) non nulle que les deux neutrinos produits s'annihilent.

Une telle réaction s'écrirait: (A, Z) -> (A, Z+2) + 2e-


Fig. 4: Diagrammes de désintégration beta beta avec émission de neutrinos et sans émission de neutrinos
D'après "la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm...) des neutrinos" par Michel Cribier, Michel Spiro, Daniel Vignaud éditions du Seuil 1995

Remarque: Le terme "les neutrinos de Majorana" désigne en fait une théorie selon laquelle les neutrinos pourraient être, si ils étaient massifs, leurs propres antiparticules.

En effet, en 1937 Ettore Majorana, physicien (Un physicien est un scientifique qui étudie le champ de la physique, c'est-à-dire la science analysant les constituants fondamentaux de l'univers et les forces qui les relient. Le mot physicien dérive du grec, qui...) Italien, publie un papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous...) intitulé: "Théorie symétrique de 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.) et du positron (En physique des particules, le positron ou positon est l'anti-particule associée à l'électron. Il possède une charge électrique de +1 (contre -1 pour l'électron),...)" dans lequel il propose une alternative à la théorie de Dirac. Quelques semaines plus tard, un autre physicien italien, Giulio Racah, étend la théorie de Majorana aux neutrinos. Aujourd'hui, la formulation (La formulation est une activité industrielle consistant à fabriquer des produits homogènes, stables et possédant des propriétés...) de Dirac a fait ses preuves sauf en ce qui concerne le neutrino (Le neutrino est une particule élémentaire du modèle standard de la physique des particules. C’est un fermion de spin ½.).

Les expériences qui recherchent la désintégration beta sans neutrino n'ont encore rien donné... si ce n'est des limites. Les neutrinos ne semblent toujours pas décidés à révéler leurs secrets. En effet une expérience Germano-Russe dans le tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de fer, canal, route, chemin piétonnier). Sont apparentés aux tunnels par leur mode de...) du Grand Sasso qui utilise le Germanium-76 (élément dont il est possible d'observer la désintégration beta beta) a permis de préciser que cet élément avait une vie moyenne (La moyenne est une mesure statistique caractérisant les éléments d'un ensemble de quantités : elle exprime la grandeur...) supérieure à 3*10E27 années, ce qui illustre bien la difficulté d'observer une telle réaction.

Cependant des calculs de physique nucléaire (La physique nucléaire est la description et l'étude du principal constituant de l'atome : le noyau atomique. On peut distinguer :), à partir de cette valeur, permettent de donner une valeur supérieure d'environ 1eV à la 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...) du neutrino ue, si celui ci est de type Majorana. Les physiciens qui s'occupent de cette expérience espèrent même pouvoir descendre jusqu'à une précision de 0.1 eV d'ici à quelques années. Cette méthode peut donc apparaître comme prometteuse car elle permet une résolution supérieure à la méthode directe.

C'est pourquoi malgré les difficultés, tant au niveau expérimental qu'au niveau théorique (l'extraction de la masse du neutrino, à partir des valeurs de durée de vie moyenne, passe par des calculs délicats qu'il n'est pas toujours facile de vérifier) de nombreuses expériences sont en fonctionnement ou en préparation tout autour (Autour est le nom que la nomenclature aviaire en langue française (mise à jour) donne à 31 espèces d'oiseaux qui, soit appartiennent au...) du globe.
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