Le neutrino est l'une des particules les plus insaisissables de l'univers, juste derrière la matière noire super mystérieuse. Ils participent à l'interaction nucléaire faible et sont responsables de la fusion et de la désintégration nucléaires. Chaque fois que quelque chose de nucléaire se produit, il y a des neutrinos. Par exemple, le noyau du Soleil est une réaction de fusion nucléaire géante, donc bien sûr il produit beaucoup de neutrinos. Les scientifiques disent que si vous pouviez tenir votre pouce vers le Soleil, environ 60 milliards de neutrinos traverseraient votre ongle du pouce chaque seconde. Mais les neutrinos interagissent si rarement avec la matière que, même si des milliards et des milliards d'entre eux traversent votre corps chaque seconde, au cours de votre vie, le nombre total de neutrinos qui frapperont réellement votre corps ne dépasse pas un.
Les neutrinos sont si fantomatiques que pendant des décennies, les physiciens ont supposé que ces particules n'avaient aucune masse et voyageaient à travers l'univers à la vitesse de la lumière. Des études récentes ont prouvé que les neutrinos sont peu nombreux, mais qu'ils sont importants. La quantité exacte de masse fait l'objet de recherches scientifiques actives. Il existe trois types de neutrinos : le neutrino de l'électron, le neutrino du muon et le neutrino du tau. Chacun est impliqué dans différents types de réactions nucléaires et, malheureusement, les trois types de neutrinos ont la capacité étrange de changer d'identité au cours de leur voyage.
La masse des neutrinos n'a aucune explication dans le modèle standard de la physique des particules, notre théorie actuelle et la meilleure des interactions fondamentales. Les physiciens aimeraient donc faire deux choses : mesurer les masses des trois types de neutrinos et comprendre d'où viennent ces masses. Cela signifie qu'ils doivent mener de nombreuses expériences.
L'expérience Kamiokande au Japon, par exemple, a permis de détecter les neutrinos émis par la supernova 1987A. Pour cela, ils avaient besoin d'un réservoir contenant plus de 50 XNUMX tonnes d'eau. L'observatoire de neutrinos IceCube en Antarctique a décidé de relever la barre. Cet observatoire se compose d'un solide kilomètre cube de glace au pôle Sud, avec des dizaines de chaînes de récepteurs de la taille de la tour Eiffel immergées à un kilomètre dans la glace. Après dix ans de fonctionnement, IceCube a détecté certains des neutrinos les plus énergétiques de l'histoire et a fait les premiers pas vers la découverte de leur origine.
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Pourquoi Kamiokande et IceCube consomment-ils autant d'eau ? Les scientifiques disent qu'un gros morceau de presque n'importe quoi peut être un détecteur de neutrinos, mais l'eau pure est idéale. Lorsque l'un des billions de neutrinos qui passent entre en collision avec une molécule d'eau aléatoire, il émet un bref éclair de lumière. Les observatoires contiennent des centaines de photorécepteurs, et la pureté de l'eau permet à ces détecteurs de déterminer très précisément la direction, l'angle et l'intensité du flash (si l'eau contenait des impuretés, il serait difficile de reconstituer d'où vient le flash dans le le volume).
Ces études sont adaptées aux recherches de neutrinos ordinaires, "quotidiens". Mais les neutrinos les plus énergétiques sont extrêmement rares – et ce sont les plus fascinants et les plus intéressants car ils ne peuvent être causés que par les plus grands événements géants de l'univers.
Malheureusement, toute la puissance d'IceCube, après une décennie d'observation, n'a pu capturer qu'une poignée de ces neutrinos surpuissants. L'équipe de l'initiative Pacific Ocean Neutrino Experiment (P-ONE) a proposé de transformer un morceau isolé mais vaste de l'océan Pacifique en un détecteur de neutrinos. On suppose que de longs cordons de photodétecteurs longs d'un kilomètre seront descendus au fond de l'océan, avec des flotteurs attachés à eux, de sorte que les détecteurs se tiennent verticalement dans l'eau, comme des algues mécaniques géantes.
Actuellement, la conception P-ONE comprend sept groupes de 10 cordes, chacun contenant 20 éléments optiques. Il s'agit d'un total de 1400 XNUMX photodétecteurs flottant dans l'océan Pacifique à une distance de plusieurs kilomètres. Lorsque les neutrinos frappent l'eau de l'océan et produisent un petit flash, les détecteurs pourront le suivre.
Mais l'océan Pacifique est loin d'être propre, avec du sel, du plancton et toutes sortes de déchets de poisson qui flottent. Cela modifiera le comportement de la lumière entre les filaments, ce qui rendra difficile la mesure précise. Par conséquent, les scientifiques ont noté que l'expérience nécessitera un étalonnage constant pour ajuster toutes les variables et suivre de manière fiable les neutrinos. Cependant, l'équipe P-ONE travaille là-dessus et prévoit déjà de créer une petite démo à deux flux comme preuve de concept.
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