« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Neutrinos? Nous baignons dans une nuée de particules, beaucoup plus nombreuses que toutes les autres : pour 1 électron, l’univers contient mille milliards de neutrinos, particules sans charge électrique intéragissant d’une facon incroyablement faible avec la matière. Ces fantômes peuvent traverser terres alignées sans intéractions Vous êtes traversés chaque seconde par neutrinos provenant du soleil

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec microns 10 microns0.1 micron micron micron Plongeons dans la matière…

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Nous sommes dans un labo de “ Physique des Particules Elémentaires ” ? Elémentaires? : indivisibles, sont les briques les plus b petites de notre monde Carte d’ identité (charge électrique, masse, stabilité, etc) Modèles théoriques qui décrivent les forçes, familles,structures examples: électron charge= + ou -, m=1/ kg photon charge=0 m=0 particule “ alpha” ? Non: c’est un noyau d’Helium: 2 neutrons, 2 protons Proton? Non: il est composé de trois quarks

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Les Forces Electro-magnétique  = le photon m=0 Forte  = le gluon m=0 Faible  = les W ±,Z 0 m= e p1 p2 

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Intéraction faible? Le boson d ’échange est très lourd : x 80 masse du proton portée de la force très petite probabilité de passer « à portée » très faible Les peuvent voyager dans la matière tout droit: … terres alignées sans les voir !! Sur terre nous recevons en eux des messagers venant en ligne droite des galaxies : astronomie neutrino?

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 les Radioactivités Radioactivité  Radioactivité  + EE  Po 4 He Tl MeV

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Noyau A Noyau B + électron Quelque chose doit s’échapper pour conserver l’énergie et l’impulsion C’est le « petit neutre » (Pauli,1930) Noyau A Noyau B + e + neutrino Radioactivité  + e A B E max Energie de l’electron

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Carte d’identite du neutrino C’est une particule élémentaire (non divisible) Charge électrique 0 Masse : nulle,petite ??? Interactions: seule une très faible interaction Stabilité : semble stable, mais …???

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Sources Naturelles Le Soleil: /cm 2.sec La Terre: 10 7 /cm 2.sec ( Radioactivité  ) Rayons cosmiques +atmosphère: 1. /cm 2.sec Les Super-Novae: SN1987: Les « fossiles » : 100. /cm 3 1 sec après le Big-Bang …

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Peut-on en fabriquer nous- mêmes? Réacteurs nucléaires /sec Radioactivité  (0 à 10 MeV) ici: 1 million/ cm 2 (Bugey) Bombes à hydrogène: /sec Futur faisceau CNGS du CERN

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Comment détecter les neutrinos Les réactions de détection ex: e +p n+e + Flux de neutrinos le plus grand possible Masse du détecteur la plus grande possible Prise de données la plus longue possible Se protéger des cosmiques et des gammas EXPERIENCES TRES DIFFICILES

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Le photomultiplicateur (P.M.) 2000 volts e - 1 e -  2 4 …etc… Permet la détection d’un seul photon ! (bleu)

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Expérience du Bugey (France, 1996) un module= 600 litres de liquide scintillant photo-multiplicateurs 15 et 40 m de distance d ’un réacteur, sous 2 a 5 m de béton : 50 évènements /heure a 15m c’est moi ! Bugey

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 L ’effet Čerenkov et l ’eau Une particule chargée traverse la matière en excitant sur son passage les atomes. Si la vitesse de cette particule dans le milieu est supérieure à celle de la lumière, alors la lumière de désexcitation est cohérente

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 électron Lumière bleue Mur de Photomultiplicateurs eau neutrino

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Super-Kamiokande tonnes p.m 1000 m atmosphériques 10 millions solaires

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 truc

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Le soleil vu a travers la terre…

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Mer et.... Antarès

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Glace Amanda Ice Cube

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Les neutrinos disparaissent ! On sait calculer d’une facon précise le flux de e solaires (modèle du soleil) L’expérience de Davies : flux = 30 % du flux attendu !! Désintégration? NON! Autre phénomène? Déclenchement de plein d’expériences ! e + 37 Cl 37 Ar+e tonnes de C 2 Cl 4

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 OPERA (2006) Mise en evidence de  dans un faisceau de 

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 OPERA

« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 (JJ.Gomez Uni Valencia,Sp)