Précision sur les neutrinos.
Rappel : Les lois de conservations.
On peut dire que la physique est construite sur les lois de conservation dont les plus connues sont :
La loi de conservation de l’énergie,
La loi de conservation de la quantité de mouvement,
La loi de conservation du moment cinétique.
Ces trois lois découlent du fait respectivement :
Qu’il n’existe pas d’instant particulier dans l’Univers,
Qu’il n’existe pas de lieu privilégié dans l’Univers,
Qu’il n’existe pas de direction privilégiée dans l’Univers.
(
Théorème d’Emma Noether).
La désintégration du neutron libre.
Un neutron libre, c’est-à-dire non lié dans un noyau d’atome, a une durée moyenne de vie de 15 minutes environ. Après quoi il se transforme en proton avec émission d’un électron.
Hélas, la physique a découvert d’autres lois de conservation !
La loi de conservation de la charge électrique ;
La loi de conservation du nombre baryonique,
La loi de conservation du nombre leptonique.
Par exemple, le proton et le neutron sont des baryons et l’électron, le muon, le tau sont des leptons.
Dire que le neutron libre se transforme en proton avec émission d’un électron revient à écrire la réaction :
n → p + e-
La loi de conservation baryonique st bien conservée : il y bien un baryon de chaque côté du signe égal mais la loi de conservation de l’énergie était violée !
C’est alors qu’en 1930 le physicien Wolgang Pauli, déjà célèbre pour avoir découvert le « principe d’exclusion » qui porte son nom, émis l’hypothèse selon laquelle il manquerait une particule dans cette réaction. Il lui donna le nom de « neutron ». Mais peu après fut découvert le vrai neutron par James Chadwick et Fermi proposa « neutrino » (petit neutron) pour désigner la nouvelle particule proposée par Pauli.
De même qu’à l’électron correspond son antiparticule le « positron) on découvrit que l’antiparticule du neutrino correspond « l’antineutrino ».
La réaction ci-dessus pouvait donc s’écrire alors :
n → p + e- + ν¨e où
ν¨désigne l’antineutrino.
Désormais, non seulement la loi de conservation de l’énergie était sauvegardée, mais aussi celle de la conservation du nombre leptonique !
En effet, le nombre leptonique d’un lepton est égal à 1 et celui d’un antilepton est -1. Et on a bien nombre leptonique à gauche : 0 et nombre leptoniqie à droite : 1 – 1 = 0
Mais pourquoi désigne-t-on un neutrino par νe et non seulement par ν ?
La famille des leptons.
On a :
L’électron e- neutrino-électron ν
e antineutrino-électron ν¨
e
Le muon µ neutrino-muon ν
µ antineutrino-muon ν¨
µ
Le tau τ neutrino-tau ν
τ antineutrino-tau ν¨
τ
On peut dire que le muon est un gros électron et que le tau est gros muon.
Pour la petite histoire, disons que le muon a joué un rôle important dans la validation de la Relativité restreinte d’Albert Einstein.
Pour finir, voici comment se présente la désintégration du neutron : (désintégration bêta)
Le W- est, avec le W+ et le Z°, les bosons de jauge de l’interaction nucléaire faible de même que le photon est le boson de jauge pour l’interaction électromagnétique et le gluon le boson de jauge de l’interaction nucléaire forte.
Peut-être faudra-t-il ajouter si confirmé le « graviton » boson de jauge de l’interaction gravitationnelle.
Enfin, et c'est en relation directe avec l'article précédent, le Soleil émet des neutrinos-électron dont la théorie prévoit combien on devrait en compter dans les détecteurs sur Terre. Hélas, le nombre attendu n'était pas au rendez-vous, il y en avait moins qu'attendus ! Mais on détectait en plus des neutrinos-muons et tau. Puis les physiciens émirent l'hypothèse,
vérifiée depuis, que les neutrinos peuvent changer de genre en cours de route. ce qui expliquait le déficit de neutrinos-électron détectés sur Terre mais qu'en ajoutant les deus autres types de neutrinos, le compte prédit par la théorie y était.
Ce changement de genre des neutrinos s'appelle "oscillation" des neutrinos.
Merci de votre atention.
