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- Mise à jour le 25 Décembre 2009
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- CONFÉRENCE
"LE MYSTÈRE DES NEUTRINOS"
- Par Daniel
VIGNAUD.Physicien des particules
- Organisée par la
SAF, dans le cadre de l'AMA09
- Au
FIAP, 30 rue Cabanis, 75014 Paris (métro Glacière).
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- Le Mercredi 16 Décembre
2009 à 20H30
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- Photos : JPM. pour l'ambiance (les photos avec
plus de résolution peuvent m'être
demandées directement)
- Les photos des slides sont de la présentation
de l'auteur. Voir les crédits
des autres photos et des animations.
- (Daniel Vignaud a eu la gentillesse de nous
donner sa présentation complète (en ppt), elle est disponible sur
ma liaison ftp et s'appelle. neutrinos-saf.ppt
elle est dans le dossier CONF-MENSUELLES-SAF)
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- Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent me
contacter avant.
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- BREF COMPTE RENDU
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- La présentation étant disponible en ligne, le
compte rendu sera donc succinct, d'autant plus que cette présentation est
assez proche de celle qu'il avait donnée à l'UNESCO, dont vous trouverez le
compte rendu complet sur ce site.
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- Nous sommes baignés en permanence par 65
milliards de neutrinos par cm2 et par seconde venus du Soleil
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- Notre corps humain contient aussi environ 20
millions de neutrinos issus du Big Bang et émet chaque seconde quelques
milliers de neutrinos liés à sa radioactivité naturelle
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- Les neutrinos sont également produits dans
l'interaction des rayons cosmiques dans l'atmosphère ou dans les noyaux
actifs de galaxies...
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- ALORS,
POURQUOI LES NEUTRINOS?
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- Les neutrinos sont apparus suite à une
anomalie que l'on avait détectée avec le rayonnement Bêta.
- La désintégration bêta moins, c'est la
transformation d'un neutron d'un noyau en proton, la désintégration bêta
plus est la transformation d'un proton en neutron.
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- Dans la radioactivité bêta moins, un électron
était éjecté du noyau avec une énergie variable ce qui semblait prouver
qu'une certaine quantité d'énergie était émise (conservation de l'énergie,
une grande loi de la physique) mais non détectée.
- Les lois de conservation de l'énergie n'étaient
plus respectées, ce qui posait problème.
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- C'est Wolfgang
Pauli, qui émit l'hypothèse qu'un particule inconnue emportant l'énergie
manquante, devait être émise à l'occasion de cette réaction.
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- Cette particule "virtuelle" n'est pas
encore détectée, mais elle sera baptisée neutrino. Son symbole : n
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- En fait lors de l'émission bêta moins, c'est
un anti-neutrino qui est émis suivant la réaction :
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- Le
neutrino n'a en fait été détecté
que près de 25 ans plus tard, en 1956. il fut mis en évidence à Savannah
River près d'une pile atomique par Reines et Cowan.
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- Ensuite Brookhaven , le CERN et le Fermilab
mettent en évidence les différentes sortes de neutrinos.
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- Les dernières expériences montrent qu'il ne
peut exister QUE trois
sortes de neutrinos.
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- LES
CARACTÉRISTIQUES DU NEUTRINO.
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- Ce sont de vrais passe-muraille!
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- Si les neutrinos ont une masse, lorsqu'ils se déplacent,
ils peuvent se transformer (plus ou moins totalement) d'une espèce dans une
autre. Le phénomène est périodique en
fonction de la distance L entre la source et le détecteur et prend le
nom d'oscillations
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- LES
NEUTRINOS SOLAIRES.
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- Le Soleil (Masse : 2 1030 kg Diamètre
: 1 400 000 km 150 millions km
de la Terre, 8 minutes pour la lumière) possède
en son cœur une température de près de 15 millions de degrés. Cela est dû
aux réactions nucléaires de fusion qui s'y produisent, comme celle-ci :
- C'est la fusion de l'Hydrogène en Deutérium
puis en Hélium. Cette réaction produit en plus d'un électron, un
neutrino.
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- Le bilan énergétique de ces différentes réactions
est de 4 10-12 W, c'est l'énergie du Soleil; les neutrinos sont
les témoins de cette production d'énergie, ils arrivent sur Terre, 8
minutes après leur production.
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- De cette valeur énergétique on peut en déduire
le flux de neutrinos solaires qui arrive sur Terre : il est de l'ordre de
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- 65
milliards de neutrinos par sec et par cm2.
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Mais
dans les différents pièges à neutrinos, on ne mesure que 1/3 des
neutrinos attendus, c'est l'énigme des neutrinos solaires : le Super
Kamiokande est toujours en déficit, pourquoi?
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- Voici par exemple ici à gauche, une
"image" du Soleil prise 2000m sous terre au Super Kamiokande; on
n'y voit que les neutrinos.
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- Un progrès : le détecteur de Sudbury
au Canada, voit, lui tous les types de neutrinos, c'est lui qui nous met
sur la voie : les neutrinos se sont transformés pendant leur voyage.
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- On dit qu'ils changent de "couleur"
en voyageant.
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- LES
NEUTRINOS ATMOSPHÉRIQUES.
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- Les rayons cosmiques sont très énergétiques,
ce sont des protons et des noyaux, donc des particules chargées.
- Ce sont principalement des résidus de super
novæ.
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- Comme on s'en est aperçu, le 23 Février 1987
à l'Observatoire de Las Campanas au Chili, où l'explosion
de cette SN dans le grand nuage de Magellan a été vue à l'œil nu.
- Au même instant dans la mine de Kamioka au
Japon, on détecte à 7H32 10
neutrinos en 10 secondes, sur les 450 millions de milliards de
neutrinos qui ont traversé le détecteur.
- On a eu beaucoup de chance, le détecteur n'a
été mis en service que depuis quelques semaines.
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- Ces neutrinos sont les témoins privilégiés
de la mort d'une étoile massive, dont le cœur s'effondre en fin de vie
avant d'exploser.
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- Il y a alors production de neutrinos.
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- L'illustration ci-contre explique le phénomène.
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- De façon générale, les neutrinos, témoins privilégiés de la vie (par exemple le Soleil)
et de la mort (les SN) des étoiles !
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- LES
NEUTRINOS DU BIG BANG.
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Les
neutrinos sont crées au tout début du Big Bang, et au bout d'une seconde,
ils se découplent du reste de la matière.
- La température est alors de 1010K
(1 Mev).
- Elle correspondrait à notre époque à un
"fond
cosmologique de neutrinos" de 1,9K
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- Pour les photons il faudra attendre par exemple
380.000ans pour assister à leur découplage.
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- Ce sont donc un des premiers messages de la création.
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- Leur nombre aujourd'hui : 300 neutrinos du BB
par cm3 dans tout l'Univers.
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- LA
MASSE DES NEUTRINOS.
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- Différentes expériences actuelles, permettent
de donner des limites et des rapports entre les masses des différentes
sortes de neutrinos.
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- Le neutrino serait 10 milliards de fois moins massif que l'électron, néanmoins ,
il contribue au bilan massique de l'univers et ne peut excéder quelques
pourcents, ce qui est tout de même du même ordre de grandeur que la masse
de toutes les étoiles (0,3% de tout l'Univers)!
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- CONCLUSIONS.
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Les neutrinos sont des messagers incontournables de phénomènes
fondamentaux dans l’Univers !
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Le Soleil fonctionne comme prévu grâce à des réactions nucléaires
de fusion entre 2 protons
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La mort des étoiles massives en supernova émet des quantités phénoménales
de neutrinos … et ce sont eux qui portent l’estocade !
- ·
Les neutrinos sont les plus vieux fossiles de l’Univers … mais ne
pèsent pas lourd dans la masse manquante !
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L’astronomie neutrino « lointaine » en est encore à
ses premiers balbutiements.
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En retour, les neutrinos de l’Univers nous ont offert sa masse sur
un plateau !
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… et il reste
encore beaucoup de mystères à dévoiler !
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- POUR ALLER PLUS LOIN.
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- Daniel
VIGNAUD : Les neutrinos ; CR conf. du
8 Juillet 2009 à l'UNESCO pour le séminaire Univers Invisible.
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- L'Univers
des Neutrinos : CR de la conférence
SAF de Th Lasserre.
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- Les
neutrinos : CR d'une conférence de H
Reeves aux RCE 2006.
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- Site
sur les neutrinos par G Villemin.
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- L'histoire
du neutrino par l'IN2P3.
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- Bon ciel à tous
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- Jean Pierre Martin
membre de la commission de cosmologie de la SAF
- www.planetastronomy.com
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