« Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 Neutrinos? Nous baignons dans une nuée de particules, beaucoup plus nombreuses.

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1 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr 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 100.000.000 terres alignées sans intéractions Vous êtes traversés chaque seconde par 100.000.000.000.000 neutrinos provenant du soleil

2 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr 100 microns 10 microns0.1 micron 0.001 0.0001 micron 0.00000001 micron Plongeons dans la matière…

3 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr 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=1/1000000000000000000000000000000 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

4 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr Les Forces Electro-magnétique  = le photon m=0 Forte  = le gluon m=0 Faible  = les W ±,Z 0 m=160000 e p1 p2 

5 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr 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: …. 10.000.000 terres alignées sans les voir !! Sur terre nous recevons en eux des messagers venant en ligne droite des galaxies : astronomie neutrino?

6 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr les Radioactivités Radioactivité  Radioactivité  + EE  + 210 Po 4 He + 206 Tl + 5.3 MeV

7 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr 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

8 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr 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 …???

9 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr Sources Naturelles Le Soleil: 10 11 /cm 2.sec La Terre: 10 7 /cm 2.sec ( Radioactivité  ) Rayons cosmiques +atmosphère: 1. /cm 2.sec Les Super-Novae: SN1987: 10 59 Les « fossiles » : 100. /cm 3 1 sec après le Big-Bang …

10 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr Peut-on en fabriquer nous- mêmes? Réacteurs nucléaires 5. 10 20 /sec Radioactivité  (0 à 10 MeV) ici: 1 million/ cm 2 (Bugey) Bombes à hydrogène: 10 28 /sec Futur faisceau CNGS du CERN

11 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr 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

12 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr Le photomultiplicateur (P.M.) 2000 volts 10.000.000 e - 1 e -  2 4 …etc…. 12 1 3 Permet la détection d’un seul photon ! (bleu)

13 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr Expérience du Bugey (France, 1996) un module= 600 litres de liquide scintillant + 196 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

14 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr 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

15 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr électron Lumière bleue Mur de Photomultiplicateurs eau neutrino

16 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr Super-Kamiokande 50000 tonnes 11147 p.m 1000 m 10000 atmosphériques 10 millions solaires

17 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr truc

18 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr Le soleil vu a travers la terre…

19 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr Mer et.... Antarès

20 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr.... Glace Amanda Ice Cube

21 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr 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 - 600 tonnes de C 2 Cl 4

22 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr OPERA (2006) Mise en evidence de  dans un faisceau de 

23 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr OPERA

24 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr (JJ.Gomez Uni Valencia,Sp)