[News] Masse des neutrinos: première injection de tritium dans Katrin

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Adrien
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[News] Masse des neutrinos: première injection de tritium dans Katrin

Message par Adrien » 19/11/2018 - 8:00:12


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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 aux tests complets d'aimants supraconducteurs. Premiers résultats attendus en 2020.

Depuis qu'ils ont découvert les métamorphoses (ou oscillations) du neutrino en 1998, les physiciens savent que les neutrinos ont une masse, 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 collaboration Katrin (Karlsruhe tritium neutrino), quant à elle, mesurera directement la masse des neutrinos en observant pendant plusieurs années les désintégrations bêta de l'isotope radioactif de l'hydrogène (tritium). Celui-ci se désintègre en libérant un électron et un neutrino. Dans des cas extrêmement rares, l'électron emporte la quasi-totalité de l'énergie 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 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 à silicium situé en aval du très grand spectromètre électrostatique, conformément au cahier des charges. L'étalonnage de l'expérience est en cours et la première campagne de mesures pourra commencer dès 2019.

L'Irfu contribue à plusieurs développements parmi lesquels une chaîne 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).

Source: CEA

kace
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Re: [News] Masse des neutrinos: première injection de tritium dans Katrin

Message par kace » 19/11/2018 - 9:29:36

Quelques détails additionnels: l'électron et le neutrino emportent 18,6KeV d'énergie lors de la désintégration (énergie cinétique de l'électron + énergie cinétique du neutrino + énergie de masse du neutrino, hors énergie de masse de l'électron connue et déjà soustraite): Ec(e)+Ec(n)+Em(n)=18600. On pense que Em(n) est quasi négligeable (<1eV)
Souvent, cette énergie est répartie à peu près équitablement entre électron et neutrino, mais parfois l'électron emporte quasiment toute l'énergie donc Ec(e)~18600, et le neutrino quasiment aucune: Em(n)+Ec(n)~0.
Supposons que le neutrino pèse par exemple 1eV: même avec Ec(n)=0, Ec(n)+Em(n)>1 eV, et l'électron ne pourra donc jamais emporter plus que Ec(e) = 18600 - 1 = 18599 eV en énergie cinétique: on observe donc un spectre d'énergie des électrons qui s'arrête à 18599 eV et non pas 18600eV si le neutrino avait une masse nulle, et la différence donne la masse du neutrino: 1eV!
En pratique, on pense que Em(n) est aux environs de 0,1 à 0,3 eV, donc le spectre d'énergie des électrons devrait s'arrêter à ~18599,8 eV. Il faut donc une précision extraordinaire des mesures pour détecter la différence avec 18600 eV, et c'est le but de KATRIN!

Note: l'énergie de désintégration du tritium n'est pas exactement 18600 eV, c'est une valeur approchée pour faciliter l'explication.
Source : https://en.wikipedia.org/wiki/KATRIN notamment

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Re: [News] Masse des neutrinos: première injection de tritium dans Katrin

Message par cisou9 » 19/11/2018 - 10:59:53

Un homme est heureux tant qu'il décide de l'être et nul ne peux l'en empêcher.
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