Des physiciens ont créé et découvert pour la première fois des « particules fantômes » de haute énergie à l’intérieur du plus grand
Que sont les neutrinos?
Le nom neutrino est en accord avec le mot« neutre » pour une raison. Ils ont une charge électrique nulle et une masse presque nulle. Cela signifie qu’ils n’interagissent presque jamais avec d’autres types de matière. Les neutrinos sont appelés particules fantômes pour une raison : ils « volent » à travers la matière ordinaire à une vitesse proche de celle de la lumière sans changer. Chaque seconde, environ 100 milliards de neutrinos traversent chaque centimètre carré du corps humain.
D'où viennent les neutrinos ?
Les neutrinos sont des vagabonds dans l'espace.Certains d’entre eux résultent de réactions nucléaires dans le Soleil, lorsque des atomes fusionnent au plus profond de l’étoile. Ils libèrent des neutrinos qui s'éloignent de l'étoile en quelques secondes. Certaines particules fantômes proviennent de la fission nucléaire ici sur Terre, comme dans les réacteurs nucléaires. Même le potassium en décomposition à l'intérieur d'une banane peut émettre des neutrinos, selon le ministère américain de l'Énergie.
Les neutrinos ont été découverts pour la première fois à la sortie d'un réacteur nucléaire en 1956. Après les photons, elles sont considérées comme les particules subatomiques les plus abondantes dans l’Univers.
Deux neutrinos. Photo prise le 4 juillet 1959, NARA & ; Archives du domaine public DVIDS — ObtenirArchive
Mais malgré leur omniprésence,l'interaction minimale des particules sans charge et presque sans masse avec d'autres matières les rend incroyablement difficiles à détecter. Pour les attraper, les scientifiques et les ingénieurs construisent des détecteurs de neutrinos dans le monde entier. Le plus célèbre d'entre eux est l'observatoire IceCube Neutrino, situé au pôle Sud.
La manifestation unique des neutrinos a été expliquée après presque 10 ans : pourquoi est-ce si important
Lui et d'autres expériences célèbres de détection de neutrinos telles que le détecteur japonais Super-Kamiokande, MiniBooNE Fermilab ont détecté des neutrinos générés par la lumière du soleil.
Les neutrinos les plus "importants"
Surtout, les scientifiques sont intrigués par les neutrinos à haute altitude.énergies. Ils naissent lors de la fusion d'étoiles, de supernovae ou de particules venues de l'espace lointain s'écrasant dans l'atmosphère terrestre. Ces fantômes à haute énergie sont jusqu'à présent restés un mystère pour les scientifiques.
Aujourd'hui, les physiciens ont découvert les neutrinos en utilisantDétecteur FASER du Grand collisionneur de hadrons (LHC), le plus grand accélérateur de particules au monde, situé à l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) près de Genève, en Suisse. Les scientifiques ont présenté les résultats de leurs recherches lors des 57e Rencontres de Moriond Electroweak Interactions and Unified Theories conférence à La Thuila, Italie. "Nous avons découvert des neutrinos provenant d'une toute nouvelle source - les collisionneurs de particules - où deux faisceaux de particules entrent en collision à des énergies extrêmement élevées", a déclaré Jonathan Feng, physicien à l'Université de Californie à Irvine et coprésident de la collaboration FASER.
Expérience FASER
Expérience de recherche avancée (FASER) - détecteurparticules, conçu et construit par une équipe internationale de physiciens du CERN. Alors que les détecteurs de particules du CERN sont célèbres pour avoir plusieurs étages et peser des milliers de tonnes, FASER est une exception.
FASER pèse environ une tonne et tient dans un petitTunnel latéral du CERN. Il est intéressant de noter qu'il a été développé en quelques années seulement et utilise des pièces de rechange provenant d'autres expériences menées dans l'installation.
PLUS FACILEMENT
Dimanche, les scientifiques de l'équipe FASER ont annoncé lors d'une conférence en Italie qu'ils avaient réussi à détecter des neutrinos après la collision de deux faisceaux de particules de très haute énergie à l'intérieur du LHC.
Outre les neutrinos, le projet FASER vise également àmatière noire. La matière noire, que l'on pense être présente dans la majeure partie de la matière de l'Univers, n'a jamais été détectée auparavant. Comme pour les neutrinos, FASER pourrait également être la première expérience à aider à détecter la matière noire au CERN. va commencer une nouvelle série de collisions de particules dans quelques mois.
Comment les physiciens ont-ils fait ?
Pour attraper les "fantômes subatomiques", les physiciensconstruit un piège de détection de particules : des plaques métalliques denses de plomb et de tungstène, prises en sandwich avec plusieurs couches d'une émulsion détectant la lumière. Lorsque de puissants faisceaux de protons sont entrés en collision à l’intérieur du LHC, ils ont produit un flux de particules secondaires, dont une petite proportion étaient des neutrinos. Ils se sont écrasés sur les noyaux atomiques dans des plaques métalliques denses et se sont désintégrés en d'autres particules. Les couches d'émulsion fonctionnaient de la même manière qu'un film photographique à l'ancienne : réagissant avec les sous-produits des neutrinos, elles impriment les contours traçables des particules lorsque les neutrinos les traversent.
Travailler avec cette émulsion filmiqueet en analysant les traces des particules, les physiciens ont découvert que certaines des marques étaient le résultat de jets de particules créés par les neutrinos lorsqu'ils traversaient les plaques. Les scientifiques ont même déterminé laquelle des trois « saveurs » de particules de neutrinos – tau, muon ou électron – ils ont trouvé.
Six neutrinos découverts au coursexpérimentale, a été identifiée pour la première fois en 2021. Il a fallu deux ans aux physiciens pour collecter suffisamment de données pour confirmer qu’il s’agissait bien d’eux. Les scientifiques espèrent désormais trouver beaucoup plus de neutrinos et prévoient de les utiliser pour étudier les environnements de l’Univers où se forment des particules fantômes de haute énergie.
Pourquoi est-ce si important ?
« Ces neutrinos de très haute énergie présents dans le LHC sont importantspour comprendre des observations vraiment passionnantes en astrophysique des particules", Jamie Boyd, physicien au CERN et coprésident du FASER. Avec de nouvelles découvertes, les physiciens espèrent expliquer comment les étoiles brûlent et explosent ; comment les interactions des neutrinos de haute énergie conduisent à la formation d'autres particules dans l'espace.
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