Une usine à neutrinos, expliquée simplement (archive IDS-NF)

Cette page reprend, en français, l’essentiel de la page « Information for the general public » du wiki de l’IDS-NF, qui vivait à cette adresse jusqu’en 2019.

Qu’est-ce qu’un neutrino ?

Un lepton, comme l’électron, mais sans charge électrique : une « particule fantôme ». Les neutrinos n’interagissent presque pas avec la matière, ont une masse minuscule et peuvent changer de type en voyageant : c’est l’oscillation des neutrinos, que la plupart des physiciens attribuent à leur masse. Les mesurer précisément permet d’estimer ces masses et de chercher une différence entre matière et antimatière.

Qu’est-ce qu’une usine à neutrinos ?

Une installation qui produit un faisceau de muons de haute énergie. En se désintégrant, ces muons donnent des neutrinos, que l’on envoie à travers le manteau terrestre vers des détecteurs très éloignés. En comparant le faisceau au départ et à l’arrivée, on observe les oscillations. Le faisceau est pur, intense, de haute énergie, et peut fournir neutrinos et antineutrinos.

Comment la construire ?

• Produire les muons : des protons accélérés frappent une cible et créent des pions, qui se désintègrent en muons, captés par des aimants très puissants puis regroupés et « refroidis » (refroidissement par ionisation) pour rendre le faisceau plus parallèle.
• Les accélérer : d’abord en ligne droite, puis dans des accélérateurs en forme de goutte où les muons repassent plusieurs fois, enfin dans des anneaux, moins coûteux.
• Les stocker : dans des anneaux en forme de piste, inclinés pour que les neutrinos partent dans le sol ; le bas de l’anneau peut se trouver à plusieurs centaines de mètres sous terre.
• Détecter les neutrinos : un détecteur proche et des détecteurs lointains, très massifs et magnétisés pour distinguer matière et antimatière (scintillateurs, lumière Tcherenkov, émulsions photographiques…).

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