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- mise à jour le 30 Décembre 2006
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- CONFÉRENCE SUR :
- "LES NEUTRINOS".
- Par Hubert REEVES Astrophysicien,
Directeur de recherche au CNRS.
- Dans le cadre des RCE
2006
- Organisée par l'AFA à la
Cité des Sciences de Paris
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- Le Dimanche 12 Novembre 2006
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- Photos : JPM pour l'ambiance. Les photos en
haute définition sont disponibles sur simple
demande pour ceux qui le souhaitent, de même toutes les photos de cette
soirée ne sont pas dans cet article, car j'en ai fait plus de 400, ceux qui
sont intéressés par un sujet précis peuvent me contacter, je les leur
ferai parvenir par mail.
- Les photos des slides sont du conférencier.
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- REMARQUE : Les comptes rendus des conférences
sont mis en ligne au fur et à mesure Vous vous en apercevrez en allant voir
la page
du compte rendu général de temps en temps à l'index "conférences",
je signalerai les mises en ligne dans la fenêtre des mises à jour du site
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- BREF COMPTE RENDU
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- Les conférences de Hubert Reeves, célèbre
astrophysicien d'origine canadienne, sont toujours très attendues, c'est
encore le cas aujourd'hui avec l'histoire des neutrinos, l'amphithéâtre de
la Cité des Sciences est plein.
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- LA
GENÈSE DES NEUTRINOS.
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- C'est le célèbre physicien Autrichien Wolfgang
Pauli qui en 1930 eut une idée pour "sauver" le principe de
conservation de l'énergie.
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- En effet le neutron se désintégrait en proton
et électron mais il ne semblait pas que l'énergie soit conservée.
- Il introduit génialement l'hypothèse de la 3ème
particule qui complète le bilan.
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- C'est Enrico Fermi, qui le baptise neutrino,
petit neutre.
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- Cette particule semble jouer un rôle fondamental dans l'Univers.
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- Si il n'y avait pas eu de neutrinos (symbole : n),
l'Univers serait de pure lumière, sans matière!
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- Essayons de comprendre la démographie cosmique
:
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densité de photons par cm3: 400
- ·
densité de neutrinos par cm3: 500
- ·
densité de protons et électrons par cm3: 2 10-7
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- Les neutrinos sont des milliards de fois plus
nombreux que les protons et électrons, ce sont les occupants en nombre de
l'Univers, mais ils sont difficiles à détecter.
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- Ils le furent pour la première fois détectés
près d'un réacteur nucléaire, par Reines
et Cowan. Ce furent en fait des anti-neutrinos.
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- Le
charme discret des neutrinos : il mène
à une nouvelle astronomie :
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désavantage : difficile à détecter
- ·
avantage : renseignement sur des lieux opaques aux photons comme :
- o
le centre du Soleil
- o
le centre de la Terre
- o
l'implosion des super novas
- o
les premières secondes de l'Univers ?
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- Courbes des différents flux de neutrinos (en
vertical) en fonction des énergies (en horizontal).
- Les plus énergétiques au delà du Pev (1015
ev) proviennent des interactions des rayons cosmiques avec le fond micro
ondes. (GZK : limite en énergie
des cosmiques; TD : défauts topologiques)
- Ensuite en décroissant : les neutrinos des
noyaux actifs de galaxies (AGN), puis les atmosphériques, les restes de SN,
ceux près des réacteurs, les terrestres;les explosions de SN.
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- Enfin les neutrinos solaires et non représentés
sur ce graphe en très faible énergie on aurait les neutrinos
cosmologiques.
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- VIE
DES ÉTOILES.
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Les
étoiles transforment de la masse en énergie.
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- Comment cela sa passe-t-il?
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- Les vecteurs en sont la gravité et la force
nucléaire, l'énergie est émise sous forme de gamma et de neutrinos.
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- Le Soleil, tout le monde le sait, transforme
400.000t d'H par seconde.
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- Le
rapport neutrons sur photons augmente avec la température centrale.
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- Notre Soleil émet surtout des photons (95%) et
peu de neutrinos (5%), mais quand l'étoile devient une géante rouge, l'émission
des neutrinos domine.
- Dans le cas de super novas, les neutrinos représentent
99,99%.
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- LES NEUTRINOS SOLAIRES
ET LEUR ÉNIGME.
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- Les premiers sont détectés par Davis
en 1962 dans une mine profonde.
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- Ce sont des neutrinos et non pas des
anti-neutrinos.
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- Cela confirme l'origine nucléaire de l'énergie
solaire.
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- Matière et anti-matière émettent la même
sorte de lumière (les photons sont leurs propres anti-particules) , donc
quand on regarde un objet, sa lumière ne permet pas de décider si cela
provient de la matière ou de l'anti-matière.
- On ne savait pas si les étoiles et le Soleil étaient en matière ou en anti-matière.
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- Les
neutrinos nous donnent la réponse;
si ce sont des neutrinos, c'est de la matière si ce sont des anti-neutrinos
c'est de l'anti-matière. Le
Soleil et les étoiles sont en matière (ouf!).
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- Au début du siècle dernier, on ne connaissait
pas l'énergie des étoiles, c'est Hans
Bethe qui introduit la notion d'énergie nucléaire à ce niveau.
- Les neutrinos vont en apporter la preuve
directe.
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- En effet au sein du Soleil (15 millions de degrés),
il se produit de nombreuses réactions chimiques dont la résultante peut s'écrire
comme suit :
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+
énergie
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Le
soleil doit donc émettre des neutrinos, ce qui est le cas.
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- Ces équations étant parfaitement connues, le
nombre de neutrinos émis (leur flux) est connu, mais l'énigme est que l'on
détecte bien moins que ce qui est prédit par la théorie.
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- On n'a résolu cette énigme que récemment en
2002.
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- Le déficit provenait en fait du type de détecteur.
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- On a même envisagé une masse nulle pour le
neutrino mais non, il possède une toute petite masse.
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- Ce qui se passe : il existe trois sortes de neutrinos, et il se transforme de l'un en
l'autre dans son voyage. (comme le Pokemon nous signale Hubert Reeves!).
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Les
trois sortes de neutrinos sont : le neutrinos électronique, celui associé
au muon et celui associé au Tau.
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- Le Soleil émet des neutrinos électroniques
qui en cours de route se transforment en les deux autres sortes.
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- C'est ce qu'on appelle l'oscillation des neutrinos solaires.
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- Ce sont les expériences du SNO (Sudburry
Neutrino Observatory) située à 2 kilomètres sous terre, dans une mine
de nickel du Canada qui vont résoudre l'énigme des neutrinos manquants en
2002.
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- Les flux mesurés sont compatibles avec les modèles.
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- Une dernière remarque : Les photons du Soleil
mettent un million d'années pour atteindre la surface de l'étoile, alors
que les neutrinos mettent 3 secondes et sont insensibles aux variations du
cycle solaire (11 ans).
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- LES
SUPER NOVAS ET LES NEUTRINOS.
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La
mort d'une étoile massive, lorsque le cœur de fer s’effondre, le noyau
vole en éclats et on a émission de neutrinos, les neutrinos sont les premiers messagers de la mort d'une étoile.
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- 99% de l’énergie de la SN est émise sous
forme de neutrinos le reste (1%) en énergie cinétique. L'énergie libérée
est gigantesque. Sans les neutrinos, la SN n’exploserait pas !
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- Un exemple est la SN de 1987 : L'étoile
Sanduleak-69 202, située dans le Grand Nuage de Magellan (LMC) à 150.000
années lumière, venait de s'effondrer sur elle même une Supernova (SN
1987a).
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- Le flux émis : 1043 neutrinos par m2!
450 1015 (450
millions de milliards ont traversé le détecteur Kamiokande)
- Quelques uns vont être détectés par
Kamiokande : 10 en 10 secondes !
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- L'ANOMALIE
DES NEUTRINOS ATMOSPHÉRIQUES.
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- L'atmosphère est bombardée en permanence par
le rayonnement cosmique, constitué pour l'essentiel de protons ou de noyaux
lourds. Lorsque ces particules arrivent dans les hautes couches de l'atmosphère,
elles interagissent avec l'air en produisant notamment des neutrinos.
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Et
de conclure :