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A la recherche du neutrino
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Au coeur de l'Italie, quelques skieurs glissent sur le blanc sommet du Gran Sasso, point culminant de la région des Abruzzes. 1.500 mètres plus bas, sous la roche, des dizaines de milliers de mètres carrés de galeries, hautes de vingt mètres, abritent le plus important laboratoire souterrain de physique des particules. Là, à l'abri de la radioactivité naturelle et du "bruit de fond" que constituent les rayonnements cosmiques, les physiciens traquent des particules "fossiles" de l'époque du big bang, d'autres venues de l'explosion d'étoiles géantes (supernovae), ou plus simplement du Soleil. Sphère, citernes, assemblages de modules contiennent des dizaines à des centaines de tonnes de liquides divers qui font "scintiller" les particules tant recherchées. Autant de structures métalliques bourrées d'électronique, reliées à des ordinateurs. Sur l'écran, de temps en temps, un segment lumineux apparaît. Peut-être la trace d'un neutrino... Les neutrinos!... Ces particules fantomatiques, méconnues et pourtant omniprésentes. La plupart viennent du Soleil. Comme toutes les autres étoiles, il est une usine à neutrinos. Avec les leptons chargés électriquement, dont le plus connu est l'électron, et avec les quarks, les neutrinos sont aujourd'hui considérés comme les particules les plus élémentaires. Les physiciens pensent que, dans l'ensemble de l'univers, les neutrinos sont un milliard de fois plus nombreux que les protons et les neutrons, qui forment le noyau des atomes. Et à vrai dire, si les physiciens subodorent que les neutrinos ont une masse, ils n'en sont pas sûrs. S'ils en avaient une, même proche de zéro, ils contribueraient à résoudre l'énigme de la matière sombre. Selon les astronomes en effet, notre galaxie se déplace trop vite par rapport à la masse de matière que l'on peut observer. Notre univers serait en fait composé à 90 % d'une matière sombre - qui n'émet pas de lumière - complètement inconnue, qui influencerait, par sa masse, l'expansion de l'univers et le déplacement des galaxies. L'envoi d'un faisceau de neutrinos du Cern (Laboratoire européen pour la physique des particules, Genève) au Gran Sasso pourrait éclaircir ce mystère. Cette expérience, nommée Opera, devrait permettre de démontrer la transformation - les physiciens disent l'oscillation - des neutrinos-muons en neutrinos-tau. Et si les neutrinos oscillent, c'est qu'ils ont une masse, insiste le Pr. Strolin. Ce faisant, les physiciens devrait également "voir" pour la première fois un neutrino-tau. Il existe trois types de neutrinos: le neutrino-électron et le neutrino-muon - qui sont couramment observés - et le neutrino-tau. Les neutrinos oscilleraient donc, mais sur de grandes distances. Avec l'envoi d'un faisceau de neutrinos-muons sur 730 kilomètres, OPERA veut aller plus loin: "voir" les neutrinos-tau, résultats de la transformation des neutrinos-muons. Pour saisir l'insaisissable, les physiciens du Cern vont construire un énorme accélérateur de particules. Cela ressemble à un tunnel de métro, mais sous vide et avec un diamètre de 2,5 mètres et une pente d'un kilomètre, explique Francesco Pietro Paolo (Cern). Le tunnel guide le faisceau de neutrinos, qui voyage ensuite à travers la terre. A la vitesse de la lumière. Au Gran Sasso, un détecteur d'une kilotonne l'attendra. A partir de 2005, cinq milliards de milliards de neutrinos par an vont être envoyés de Genève. Dont seulement 2.500 interagiront avec le détecteur du Gran Sasso, composé de couches de film photographique et de plomb alternées. Sur ces 2.500 "événements", les physiciens espèrent qu'environ 18 soient dus à des neutrinos-tau qui imprimeraient leur marque pour la première fois. En fonction du nombre de ces événements, nous pourrons aussi déduire la masse, souligne le Pr. Strolin. Plus les événements sont nombreux, plus la masse est grande. S'ils correspondent au chiffre attendu, nous pourrons avancer que les neutrinos constituent environ 20 % de la masse manquante de l'univers. Mais surtout, un nouveau champ - aujourd'hui vierge - de recherche en physique des particules sera ouvert...
Le Soir : http://www.lesoir.com/
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