NEUTRINOS

Les neutrinos et l'interaction électrofaible dans le modèle standard

En 1957, on découvre que la symétrie de parité respectée par les interactions fortes et électromagnétiques est complètement violée par les interactions faibles – en particulier lors de la désintégration β du cobalt 60 (⁶⁰Co). Contrairement aux autres particules de spin 1/2, le neutrino ne possède qu'un seul état de polarisation ; il est toujours polarisé « à gauche » tandis que l'antineutrino est polarisé « à droite ». La formulation dans les années 1970 du modèle standard de la physique des particules prend en compte toutes les propriétés connues des trois types de neutrinos.

Dans ce modèle, les leptons (c'est-à-dire les particules insensibles aux interactions nucléaires fortes) sont classés en trois familles. La première contient l'électron (e) et le neutrino électronique (ν_e), regroupés en un couple (e_G, ν_G) et un singlet (e_D), les indices G et D indiquant l'état de polarisation (gauche ou droite) de la particule. La seconde et la troisième familles sont des répliques de la première, le muon (μ) et le tau (τ) remplaçant l'électron tandis que leurs neutrinos associés remplacent le neutrino électronique.

L'interaction faible se comprend alors comme l'échange de bosons intermédiaires lourds, les bosons W et Z découverts en 1983 ; le couplage d'un W transmute par exemple un électron en un neutrino. Une caractéristique importante de cette théorie est qu'elle assigne aux neutrinos des masses absolument nulles, alors que les leptons chargés (électron, muon, tau) ou les quarks acquièrent des masses par le subtil mécanisme de Higgs (Interaction électrofaible). La découverte du phénomène d'oscillation des neutrinos se révélera bientôt contradictoire avec cette théorie.

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Écrit par

Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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Détection des types de neutrinos - crédits : Observatoire de Kamioka, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), Université de Tokyo — Détection des types de neutrinos

Observatoire de Kamioka, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), Université de Tokyo

Expérience de Tokai à Kamioka - crédits : SLAC — Expérience de Tokai à Kamioka

SLAC

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