nm ne nm nt ne nt Les neutrinos : des particules "élémentaires " ? Lionel Chaussard Université Claude Bernard Institut de Physique Nucléaire de Lyon

SYMETRIE nm ne nt Les neutrinos : des particules "élémentaires " ? Un monde sans neutrino SYMETRIE L'apparition des neutrinos Un monde plein de neutrinos Sacré programme ! Conclusion : Big Bang et Apocalypse ... La disparition des neutrinos

un monde presque parfait ... Un monde sans neutrino, un monde presque parfait ... " Three quarks for muster Mark, hinder the sky. Seven for the toff lords, eating hills of scone. " ( James Joyce, dans Finnegans Wake ) " Fiat Lux " ( Dieu, lorsqu'Il créa le photon ) " Guy Lux " ( TF1, en créant InterVilles… ) " atome : (a : privatif ; racine grecque tom : couper) objet insécable, qu'on ne peut couper, casser. " ( Edmond Wells, Encyclopédie du savoir relatif et absolu )

m G La mécanique... … des ressorts, pendules et autres gyroscopes... du yoyo ... m G … relativiste ... … céleste ... … "simple" histoire de masse (et de gravitons)

e - g La lumière … La chimie ... L'électricité ... … "simple" histoire de charge électrique (et de photons) La physique atomique ...

q g La physique nucléaire et des particules ... … avec les centrales et autres applications civiles ... q … les bombes et autres missiles ... g Au secours ! … "simple" histoire de couleur des quarks (et des gluons)

Un monde presque parfait : 6 quarks, en trois familles ... (m non nulle, charge non nulle, spin 1/2) u c t d s b … 3 leptons chargés ... (m non nulle, charge -1, spin 1/2) e- m- t- … leurs antiparticules ( u, e+, …) ... Le Coccillon, c'est du béton ! … des bosons pour véhiculer l'information : graviton, photon, gluons

L'apparition des neutrinos : " J'ai fait une chose horrible : J'ai postulé une particule qu'on ne peut pas détecter ! " ( Pauli ) " Who ordered that ? " ( Rabbi ) Attention, ça va être magique ! " neutrino : petit neutre ...." ( Edmond Wells, Encyclopédie du savoir relatif et absolu )

Le problème de la désintégration b : Henri Becquerel (1896) Pierre et Marie Curie (1902) p Rutherford (1899) n  p + e- ? Le spectre de l'électron est continu. James Chadwick (1914) L'énergie, l'impulsion et le spin ne seraient pas conservés ????? Gai Luron (1975)

La solution miracle de Pauli : n  p + e- + "n" … un objet de masse très faible (voire nulle) de charge électrique nulle de spin 1/2. Heu… C'est un peu facile, non ? p Wolfgan Pauli invente le neutrino en 1930.

{ } L'apparition de nouveaux bosons : u d W- e- ne n p Enrico Fermi pose les bases de la théorie en 1934. F. Reines et et C. Cowan détectent le neutrino électronique en 1956. Gai Luron pique un p'tit roupillon en 1980

Une interaction vraiment faible : interaction des neutrinos avec la matière (Asimov : une particule fantôme , le neutrino) n  p e- νe  νe p  e+ n Durée de vie du neutron : 12.8 minutes Temps de réaction  12.8 minutes Parcours du ν : 2.3 1013 cm (distance Terre-Mars) Taille du proton : 10-8 atome H 23 millions de milliards de kilomètres... Il faut 23 000 000 000 000 000 km d’eau pour absorber un ν ~ 1000 années lumière

Des détecteurs de dizaines de milliers de tonnes : SuperKamiokande ( le plus beau ! ) Hé ! J'sais pas nager !

Des détecteurs de dizaines de milliers de tonnes : Antares ... Station de surface 2400m module optique câble optique sous- marin ~ 40km flotteur hydro phone ~ 60 m … ( le plus fou ? ) Hé, Ho !! Vous avez pensé aux petits poissons ? 300 m actifs électronique câbles de lecture ~100 m boîtier de jonction ancre

ne nm nt e- m- t- u c t Quarks d s b Leptons Un monde (presque ?) parfait : TROIS “FAMILLES” u c t Quarks d s b ne nm nt Leptons e- m- t- Moi, j'suis en interaction ultra-faible ... QUATRE “INTERACTIONS” - gravitationelle : G - électromagnétique : g - forte : g - faible : W+ , W- , Z°

Un monde plein de neutrinos : " La physique du neutrino est principalement l'art d’apprendre beaucoup de choses en regardant rien " (H. Harari) neutrino (vue de face) neutrino (vue de côté) On aura tout vu dans cette conf'! (photos extraites de l'Encyclopédie du savoir relatif et absolu, Edmond Wells)

Un monde plein de neutrinos : Les neutrinos du Big-Bang : - les trois sortes de neutrinos - environ 330 n / cm3 (soit un milliard de fois plus que de protons) - environ 0,0004 eV Un monde plein de neutrinos : Les neutrinos solaires : - ne - sur Terre, environ 40 milliards / cm2 / sec - queqlues Mega-eV Les neutrinos de la radiactovité terrestre Les neutrinos des centrales nucléaires - ne … quand tu descendras du ciel ... Les neutrinos atmosphériques - ne et nm

Un monde plein de neutrinos : Chaque seconde, nous recevons : - 400 000 milliards de neutrinos solaires - environ 50 milliards de neutrinos de la radioactivité naturelle - entre 10 et 100 milliards de neutrinos des centrales Chaque jour, notre corps émet 340 millions de neutrinos (20 mg de potassium 40) Tout ça ???

Un monde plein de neutrinos : Un neutrino ? Où donc ? Un monde plein de neutrinos : Si on reçoit un neutrino d'environ 30 Giga-eV, cela correspond à environ 0,03 Joules soit le dixième d'un éternuement... neutrinos du Soleil : quelques Mev (1 GeV = 1000 MeV) neutrinos du Big-Bang : 0.0004 eV (un éternuement est un million de milliards fois plus puissant) Ah oui… Ici...

La disparition des neutrinos : "La naissance est apparente, sa disparition est apparente l'hétérogénéité de sa durée est apparente." ( Anguttara Nikaya Le Livre des Discours Graduels ) C'est beau, on dirait presque un poème " Anguttara Nikaya : quatrième division du Sutta Pitaka, elle-même seconde division du Tipitaka, ensemble de textes qui fondent la doctrine de l'Ecole Boudhiste Theravada. " ( Edmond Wells, Encyclopédie du savoir relatif et absolu )

n = n ? Le problème de la charge électrique : Les neutrinos sont les seules particules de matière neutres. n = n ? Pile, oui, face, non ... Ettore Majorana ( OUI ! ) Paul Dirac ( NON ! ) … la clef du combat matière - antimatière ?

Le problème de l'hélicité : Les neutrinos seraient les seules particules de matière à être toujours " gauchères " ? Lee et Yang Que les gauchers lèvent le bras ( droit ) ! … ils ne se reflètent pas dans les miroirs ... Mme Wu

ne = nm = nt ? Le problème de la masse : Les neutrinos seraient les seules particules de matière à avoir une masse nulle ? ne = nm = nt ? Oh bin ça s'complique ! Moi j'vais m'coucher. … et si leur masse était non nulle ?

La disparition des neutrinos : On " perd " 50% des ne solaires, et aussi les nm atmosphériques ! Rayons cosmiques isotropes neutrinos venant d'en-dessous d'au-dessus ce qu'on devrait voir détecteur Il en manque ! ce qu'on voit C'était une blague, j'reviens...

L'oscillation des neutrinos : Bruno Pontecorvo (1957) nm mélange de nm et de nt nt Ca y est, je pers la boule ! Un nm se transforme en nt puis redevient nm, puis nt , … avec parfois une pincée de ne ! nm

L'oscillation des neutrinos : KAMLAND : étudier l'oscillation des neutrinos électroniques des centrales nucléaires pour résoudre le mystère des neutrinos solaires Aux antipodes, y z'ont des antineutrinos ???

L'oscillation des neutrinos : nm nt ? 732 km ! J'en peux plus ! P(nmnt) ~ sin2( Dm2 * L/E ) différence de masse des neutrinos

L'oscillation des neutrinos : " Very Long Base Lines " ... … un réseau mondial de neutrinos ... nm  nt  nt  nm ? nm  nt  nm  nt ? Tchou, tchou !

SYMETRIE ? nm ne nt Conclusion : Big Bang ... " Au commencement, Dieu créa le ciel et la terre. " Genèse, chapître I, verset I SYMETRIE ? Heu … Etrennes ou anti-étrennes? " … mais qu'a-t-Il bien pu faire de l'antimatière ? " ( Edmond Wells, Encyclopédie du savoir relatif et absolu )

nm ne nt … et Apocalypse. " Je suis l'Alpha et l'Oméga, le Premier et le Dernier, le Principe et la Fin. " Apocalypse, chapître XXII, verset XIII Allez… Bonne année quand même ! " Notre Univers est en expansion, euh non, en contraction … Flûte ! J'en sais rien, moi ! " ( Edmond Wells, Encyclopédie du savoir relatif et absolu )

nm ne nt Un grand merci, - à Dieu, pour le monde qu'Il a créé, - à Bernard Werber, pour Edmond Wells qu'il a créé, - à Gotlib, pour les dessins qu'il a créés, - à Didier Verkindt, pour le site qu'il a créé, ( http://wwwlapp.in2p3.fr/neutrinos/neut.html ) - à Yves Déclais et Stavros Katsanevas, pour les idées et photos que je leur ai empruntées ...