Neutrinos?

1. Neutrinos? • Nous baignons dans une nuée de particules, beaucoup plus nombreuses que toutes les autres : pour 1 électron, l’univers contient mille milliards deneutrinos, 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 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

2. Plongeons dans la matière… 10microns 0.1 micron 100 microns 0.00000001 0.001 0.0001 micron micron micron « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

3. 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: électroncharge= + ou -, m=1/1000000000000000000000000000000 kg photoncharge=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 favier@lapp.in2p3.fr

4. Les Forces • Electro-magnétique  =le photonm=0 • Forte  =le gluonm=0 • Faible  =les W±,Z0m=160000 e p1  p2 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

5. 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 messagersvenant en ligne droite des galaxies : astronomie neutrino? « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

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

7. Radioactivitéb : A B + e • 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 E max Energie de l’electron « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

8. Carte d’identite du neutrino • C’est une particule élémentaire (non divisible) • Charge électrique 0 • Masse : nulle ,petite ??? • Interactions: seule unetrès faible interaction • Stabilité : semblestable, mais …??? « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

9. Sources Naturelles • Le Soleil: 1011 /cm2.sec • La Terre: 107 /cm2.sec ( Radioactivité ) • Rayons cosmiques +atmosphère: 1. /cm2.sec • Les Super-Novae: SN1987: 1059 • Les « fossiles » :100. /cm3 1 sec après le Big-Bang … « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

10. Peut-on en fabriquer nous-mêmes? • Réacteurs nucléaires5. 1020/sec Radioactivité (0 à 10 MeV) ici: 1 million/ cm2 (Bugey) • Bombes à hydrogène: 1028/sec • Futur faisceauCNGS du CERN « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

11. Comment détecter les neutrinos • Les réactions de détection ex: e+pn+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 favier@lapp.in2p3.fr

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

13. Bugey • 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! « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

14. 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 favier@lapp.in2p3.fr

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

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

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

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

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

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

21. 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 +37Cl 37Ar+e- 600 tonnes de C2Cl4 « Amphi Pour Tous » Jean Favier, LAPP, CNRS, Dec 2003 favier@lapp.in2p3.fr

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

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

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