LA CINQUIÈME TRANSFORMATION DES NEUTRINOS
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Aujourd’hui (16 juin 2015), les chercheurs de l’expérience internationale OPERA dans laquelle une équipe du LAPP participe activement, peuvent prétendre à la découverte de l’apparition de neutrinos tau provenant de l’oscillation de neutrinos muoniques.

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Fig 1 : Illustration des traces laissées par l’intéraction du 5ème neutrino tau dans les émulsions nucléaires d’OPERA. L’intéraction a eu lieu au point V0. Un lepton tau a parcouru 960 micro mètres avant de se désintégrer au point V1.

L’expérience internationale OPERA installée au Laboratoire souterrain du Gran Sasso (Italie) a détecté un cinquième neutrino tau. En fait, le neutrino avait commencé son voyage comme un neutrino muonique dans le faisceau CNGS du CERN et, après avoir parcouru 730 km à travers la Terre, il est arrivé au laboratoire du Gran Sasso transformé en un neutrino tau. La détection de ce cinquième neutrino tau [Fig 1] est une confirmation très importante des cas observés précédemment. Cette transition est désormais confirmée, pour la première fois, avec une signification statistique de 5 sigmas: au-delà du jargon scientifique, ceci équivaut à dire qu’OPERA a découvert le phénomène de l’apparition du neutrino tau dans un faisceau de neutrinos muoniques. La détection de neutrinos tau provenant de l’oscillation de neutrinos muoniques est une tâche très difficile et a nécessité une technique de détection particulière basée sur la technologie de l’émulsion photographique nucléaire épaulée par des détecteurs électroniques.

L’équipe du LAPP a joué un rôle majeur dans la phase de conception, réalisation et fonctionnement du détecteur OPERA et a eu la responsabilité des robots manipulateurs des 150 000 blocs (plomb-emulsion) constituant la cible neutrino. Elle a eu aussi une implication majeure dans les développements des méthodes d’analyse des interactions neutrinos issus du faisceau CNGS du CERN.

L’expérience OPERA et le faisceau CNGS (CERN Neutrinos to Gran Sasso)

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Fig 2 : Vue du détecteur OPERA dans le Hall C du Laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie

Les neutrinos produits au CERN, à Genève, voyagent vers le laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie. Grâce à leur très faible probabilité d’interagir avec la matière, après avoir parcouru environ 730 km à travers la Terre, les neutrinos arrivent sans perturbation au détecteur OPERA [Fig 2], un géant d’environ 4000 tonnes, avec un volume de 2000 m3 et neuf millions de plaques photographiques. Une très faible fraction des neutrinos entrants interagit avec le détecteur, produisant des particules observables. Il existe trois types de neutrinos dans la nature, nommées "saveurs": électron, muon et tau. OPERA recherche des neutrinos tau sachant que tous ceux qui quittent le CERN sont des neutrinos muoniques. Si les neutrinos d’une saveur différente sont détectés, cela est une preuve de l’ « oscillation » se produisant au cours de leur trajet de 730 km. Après avoir détecté les premiers neutrinos produits au CERN en 2006, l’expérience a recueilli des données dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso de l’INFN pendant cinq ans, de 2008 jusqu’à la fin de 2012. Le premier neutrino tau a été observé en 2010. Les deuxième et troisième ont été signalés en 2012 et 2013, respectivement, tandis que le quatrième a été publié en 2014.




update on Friday 19 June 2015

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