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Les neutrinos dont des particules élémentaires dont la masse est tellement faible qu’ils sont quasiment impossibles à détecter. Chaque seconde, ils sont 60 milliards à traverser chaque centimètre carré de notre planète (y compris les corps humains) sans laisser de trace.
Issus de phénomènes astrophysiques extrêmes, comme les explosions d’étoiles, les neutrinos interagissent très peu avec la matière et peuvent donc voyager quasi éternellement sans être modifiés.
Aujourd’hui cependant, une première mesure directe de la taille des neutrinos suggère qu’ils sont au moins aussi grands que le noyau d’un atome. Mais ils peuvent être potentiellement des milliards de fois plus grands.
Une des difficultés dans la mesure de la taille des neutrinos tient au fait que, selon la mécanique quantique, les particules en général ne sont pas sphériques au sens propre. Ce sont des ondes qui vibrent en voyageant dans l’espace.
Les physiciens mesurent la taille d’une particule en observant son paquet d’ondes (wave packet). Il s’agit d’une étendue bien définie à l’intérieur de laquelle les ondes vibrent fortement et à l’extérieur de laquelle la particule s’efface brutalement .
Mesurer le paquet d’ondes d’ un neutrino est difficile parce que ces particules interagissenr rarament avec la matière ordinaire. Jusqu’à présent le paquet d’ondes a été calculé indirectement, avec des marges d’incertitue variant de 1 à des milliards.
Cependant récemment Joseph Smolsky de la Colorado School of Mines et ses collègues ont découvert que les neutrinos sont au moins des centaines de fois plus grands que précédemment estimé soit plus grands que les noyaux des atomes courants.
Pour cela, ils ont mesuré du beryllium radioactif au moment où il se dégradait en lithium, processus dit capture d’électron. Quand ceci se produit, un élecrton de l’atome de beryllium se combine avec un proton du noyau en produisant un neutron. L’atome est alors propulsé dans une certaine direction en générant un neutrino dans la direction opposée.
En plaçant dans des détecteurs supraconducteurs très précis le beryllium au moment où il se transformait en lithium ils ont pu mesurer avec précision les atomes de lithium et en inférer les propriétés du neutrino.
Ils ont découvert que les neurinos mesuraient au moins 6 picomètres, soit des centaines de fois plus que le noyau de l’atome.
Evaluer l’importance du paquet d’ondes du neutrino est important dans la perpective de la construction de futurs détecteurs de neutrinos capables de mesurer combien souvent le neutrino oscille ou switch, selon trois types de mesure. Mieux connaitre les oscillation des neutrinos sera important pour déterminer le rapport entre matière et antimatière dans l’univers
Référence
NewScientist
https://www.newscientist.com/article/2468207-how-big-is-a-neutrino-were-finally-starting-to-get-an-answer/
Europe Solidaire 