fr fr fr fr fr fr en fr fr fr it en fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en en en en de en fr fr fr fr fr fr oc fr fr fr fr fr fr fr fr fr uk fr fr pl fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en en fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr de fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr fr ro fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr es fr it fr fr fr fr fr it fr fr fr fr es fr it fr fr fr fr fr ro fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr it fr fr fr fr es fr it fr fr fr fr fr it fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr de fr it fr fr fr fr fr it fr fr fr fr en fr it fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr en en en fr en fr fr pt fr en fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr fr
Blog et Podcast - Astronomie, Astrophysique, Astroparticules, Cosmologie. L'infini se contemple, indéfiniment. ISSN 2272-5768
Renforcement de l'asymétrie entre neutrinos et antineutrinos
Le journal Nature en fait sa Une aujourd'hui. Même si on ne peut pas encore parler de découverte au sens de celui de la physique des particules qui requiert une signifiance statistique très grande, les nouveaux résultats obtenus par la collaboration internationale T2K ne cessent de se rapprocher des 5 sigmas tant recherchés : une nette différence est observée dans le comportement oscillatoire des neutrinos muoniques et celui de leurs antiparticules, avec une signifiance statistique qui atteint 3 sigmas.
Cela fait maintenant 10 ans que les chercheurs de 68 instituts de 12 pays (dont plusieurs labos du CNRS et du CEA en France) s'emploient à détecter des neutrinos électroniques et des antineutrinos électroniques dans le détecteur géant japonais Super Kamiokande, après l'avoir "bombardé" par un faisceau de neutrinos muoniques et d'antineutrinos de la même saveur. L'expérience T2K (Tokai to Kamioka) produit en effet des faisceaux de neutrinos ou d'antineutrinos grâce à l'accélérateur J-PARC (Japan Proton Accelerator Research Complex) de Tokai (un accélérateur de protons qui génère des pions se désintégrant ensuite rapidement en neutrinos ou antineutrinos), des neutrinos qui sont détectés 295 km plus loin dans la cuve de 50000 m3 d'eau, instrumentée de 13000 photodétecteurs,  de SuperKamiokande.
C'est à SuperKamiokande en 1998 que l'oscillation des neutrinos a été mise en évidence pour la première fois, prouvant par là même qu'ils possèdent une masse, toute petite. Au cours de leur trajet, les neutrinos oscillent : ils changent de saveur, passant de neutrino mu à neutrino tau puis à neutrino électronique. Idem pour les antineutrinos. Ou presque... Car tout l'enjeu est là. Les physiciens veulent savoir si les neutrinos et les antineutrinos se comportent exactement de la même façon lorsqu'ils oscillent en se déplaçant.
L'existence d'une asymétrie entre particules et antiparticules chez les neutrinos serait une clé de compréhension fondamentale qui pourrait nous mener vers l'origine de l'ascendant qu'a eu la matière sur l'antimatière dans l'Univers primordial. On comprend mieux pourquoi se résultat significatif de T2K fait la Une de la revue scientifique la plus prestigieuse...
L'asymétrie qui est observée par T2K est importante. Des premières indications avaient été entrevues dès 2016, mais les données étaient encore relativement pauvres. Quatre ans plus tard, les événements enregistrés s'étant accumulés et les techniques d'analyse s'étant améliorées en parallèle, le résultat devient de plus en plus robuste. Le fait que la signifiance statistique augmente en fonction de la quantité de données enregistrée semble indiquer qu'il y a là un véritable effet physique. Mais à 3 sigmas, on ne parle pas encore officiellement de "découverte", mais plutôt d'"évidence", et cela correspond à une probabilité de 0,3% que l'effet observé soit dû à une fluctuation statistique fortuite. Une découverte, correspondant à une signifiance statistique de 5 sigmas correspond à une probabilité inférieure à 0,00006% que l'on soit dans l'erreur. Pour en arriver à ce niveau, il faudra encore beaucoup de neutrinos détectés à SuperKamiokande ou dans d'autres expériences du même type. Mais les physiciens de T2K ont de la chance que l'asymétrie entre neutrinos et antineutrinos semble maximale vis à vis de ce qu'elle pouvait être théoriquement.
Les chercheurs observent en effet que les neutrinos possèdent une plus grande probabilité d'osciller de la saveur mu vers la saveur e que ne le font les antineutrinos. Cette différence est tracée par ce qu'on appelle la phase de violation de CP : 𝛅CP. Si cette phase était égale à 0 ou à ±180° (0 ou ±3,14159 rad), cela voudrait dire que les neutrinos et les antineutrinos se comportent de la même façon. L'expression de l'amplitude de la violation de CP comporte en effet le sinus de 𝛅CP (sin(𝛅CP)), en plus du sinus des angles de mélange entre les états de saveurs différentes propres aux neutrinos).
Dans ce cas, l'expérience aurait dû détecter durant ses 10 ans de fonctionnement à Kamioka 68 neutrinos électroniques et 20 antineutrinos électroniques, compte tenu des neutrinos mu et antineutrinos mu envoyés depuis Tokai. Mais les physiciens ont détecté 90 neutrinos électroniques (au lieu de 68) et seulement 15 antineutrinos (au lieu de 20). A partir de ces nombres de neutrinos et antineutrinos détectés, les physiciens de T2K excluent 42% du domaine des valeurs possibles pour 𝛅CP (à 3 sigmas), les valeurs comprises 0,13 rad (7,45°) et 2,803 rad (160,61°). Et la valeur la plus probable que les auteurs obtiennent pour 𝛅CP vaut −1,89 rad (avec des incertitudes −0,58 +0,70). Les valeurs 0 et 𝜋 rad (id est une symétrie parfaite) sont exclues à 95%...
Une telle violation de la symétrie de charge-parité CP qui semble se dessiner dans les neutrinos implique que tous les neutrinos seraient "gauches" et les antineutrinos seraient "droits" en termes de chiralité (le sens de leur spin par rapport à la direction de leur mouvement). Et une théorie très en vogue chez les spécialistes des neutrinos et des particules en général, pour expliquer la très petite masse des neutrinos que nous connaissons, associe aux trois neutrinos légers des partenaires très massifs à chiralité inversée, des neutrinos ultra-massifs qui n'auraient vécu que dans l'Univers primordial très chaud, où ils se seraient rapidement désintégrés en d'autres particules.
Mais si les neutrinos légers possèdent une asymétrie entre particules et antiparticules, les partenaires massifs de l'Univers primordial devraient s'être désintégrés également de manière asymétrique entre neutrinos et antineutrinos, donnant naissance finalement à une quantité de matière légèrement supérieure à la quantité d'antimatière, à l'origine du surplus qui forme notre Univers aujourd'hui. La clé élégante de l'énigme...
Mais il va falloir attendre encore quelques longues années avant d'obtenir le Graal des 5 sigmas, car même l'expérience américaine concurrente de T2K, NOvA, n'est pas en mesure d'apporter suffisamment de détections pour combiner leur résultat avec T2K jusqu'à ce niveau de signifiance statistique. Il faudra des expériences de plus gros volume comme DUNE aux Etats-Unis qui doit débuter ses mesures en 2027 et l'upgrade majeure de SuperKamiokande qui deviendra HyperKamiokande vers 2028. Les physiciens semblent en tout cas très confiants.
Il semble donc que ce ne soit plus qu'une question de temps pour que les neutrinos nous offrent à nouveau une petite révolution dans la physique des particules, et au-delà...
Constraint on the matter–antimatter symmetry-violating phase in neutrino oscillations
Nature volume 580 (16 april 2020)
1) Traces de la détection d'un neutrino électronique (à gauche) et d'un antineutrino électronique (à droite) dans SuperKamiokande par l'émission de lumière Cherenkov de la particule secondaire produite (électron ou positron) (T2K Collaboration)
2) Une de Nature du 16 avril 2020 montrant la cuve de SuperKamiokande (Nature Springer)
3) Vue schématique de la production d'un faisceau de neutrinos dans l'expérience T2K (Collaboration T2K)
Envoyer par e-mailBlogThis!Partager sur TwitterPartager sur Facebook
105 enregistrements en 10 ans... bigre, ça ne fait pas beaucoup. Même pas un événement par mois. Je ne voudrais pas être le gardien du phare à surveiller les écrans jour après jour.
16 avril 2020 à 01:18
Si j'ai bien compté, -1.89 rad, cela fait -108°, donc pas si loin des -pi/2. Donc déphasage à 90°.
20 avril 2020 à 23:14
Article plus récent Article plus ancien Accueil
Afficher la version mobile
Inscription à : Publier les commentaires ( Atom )
Le flux RSS du podcast
Rechercher dans ce site
Les cours du Collège de France - Galaxies et Cosmologie
A suivre sans modération !
Les phénomènes variables en astrophysique
L'époque de la réionisation de l'Univers
Amas de galaxies et grandes structures de l'Univers
Dynamique des Galaxies : spirales et barres, interactions et fusions
Energie Noire et modèles d'Univers
Trous Noirs Supermassifs, noyaux actifs et Quasars
Le problème de la Matière Noire - galaxies spirales
Ecoutez Ça Se Passe Là-Haut sur Podcloud
Précession relativiste d’un trou noir supermassif ...
Un nouveau modèle empirique de Supernova Ia
Vénus : super-rotation et azote se dévoilent
La naine blanche, le trou noir et les rayons X pér...
Abondance de galaxies en rotation dans l'Univers j...
L'origine du champ magnétique terrestre reste inco...
Observation d'une précession relativiste autour de...
Renforcement de l'asymétrie entre neutrinos et ant...
Record d'énergie pulvérisé par une supernova hyper...
Saturne : la chaleur des aurores polaires se diffu...
Observation d'une anisotropie de l'Univers !
Premières images à très haute résolution d'un jet ...
Anomalie chimique du Soleil : Jupiter en cause
GRB : Trace d'un cocon de matière entourant le jet...
Si j'aime, vous pouvez aimer...
CP 1919, mon tout dernier roman ! A télécharger.
Et si l'EHT avait été empêché d'imager Sgr A* en 2017 ?
Il ne faut pas aller sur Mars...
Un polar bourré de science...
Retrouvez gratuitement mon second roman en accès libre
Le Roman des Neutrinos Supraluminiques
Retrouvez gratuitement mon premier roman en texte intégral
Les favoris de la semaine
Mesure souterraine d'une réaction nucléaire clé pour la nucléosynthèse des étoiles
Il existe au coeur des étoiles une réaction nucléaire qui est essentielle pour comprendre l'origine et l'abondance des éléments plus...
Détection de la trace potentielle d'une étoile de population III dans le quasar le plus lointain
Les toutes premières étoiles qui se sont formées dans l'univers sont ce qu'on appelle des étoiles de population III, elles sont appa...
Découverte d'une étoile à neutrons invisible
Généralement, les étoiles à neutrons sont découvertes par des observations aux longueurs d'onde radio, X ou gamma. Mais dans de très rar...
La stabilité des cyclones polaires de Jupiter
Une étude des cyclones polaires de Jupiter a été menée durant cinq ans avec la sonde Juno et montre la très grande stabilité de ces structur...
Un délai de 6,7 ans entre deux images du même quasar dans une lentille gravitationnelle
Les lentilles gravitationnelles peuvent produire de multiples images d’un même objet très éloigné. Les quasars lentillés de la sorte sont de...
Ceintures de Van Allen : un mystère vieux de 60 ans résolu
Les ceintures de Van Allen ont été découvertes en 1958. Elles sont constituées majoritairement de protons et d’électrons énergétiques ca...
Du phosphore (brique de base du vivant) en grande quantité dans l'océan d'Encelade
Une récente étude montre que l’océan d’Encelade doit contenir de grandes quantités de phosphore, le dernier élément crucial pour la vie qui ...
L'origine des anneaux de Saturne : un satellite détruit il y a 160 millions d'années ?
Des chercheurs trouvent que les anneaux de Saturne seraient le produit de la destruction récente d’un satellite de la planète. Le cataclysme...
Détermination de l'environnement proche d'une source de FRB
FRB 20201124A est une source de FRB (sursauts radio rapides) aux caractéristiques surprenantes. Le radiotélescope chinois FAST a observé en ...
Découverte de Deux Supernovae Superlumineuses
U ne équipe d'astronomes vient de débusquer deux supernovae parmi les plus brillantes et les plus lointaines jamais enregistrées. Elle...