- 1. « L'expédient » de Pauli et l’hypothèse du neutrino
- 2. La découverte des trois types de neutrinos
- 3. Les neutrinos et l'interaction électrofaible dans le modèle standard
- 4. Les oscillations de neutrinos
- 5. Que sont les neutrinos ?
- 6. Dirac ou Majorana ?
- 7. Des neutrinos stériles ?
- 8. Les neutrinos comme sonde de la matière
- 9. Les neutrinos, messagers de l'astronomie et de la cosmologie
- 10. Bibliographie
- 11. Sites internet
NEUTRINOS
Dirac ou Majorana ?
Tous les fermions élémentaires connus (électrons, muons, quarks) sont bien décrits par une fonction d'onde qui obéit à l'équation de Dirac, une équation établie en 1928 par le physicien anglais Paul Dirac (1902-1984) dont le succès n'a jamais été démenti. Le physicien italien Ettore Majorana (1906-disparu en 1938) a proposé en 1937 une variante de cette équation qui s'applique aux fermions qui seraient identiques à leurs antiparticules. Elle pourrait donc s'appliquer aux particules électriquement neutres comme les neutrinos.
Pour tester cette hypothèse, on tente d'observer expérimentalement une désintégration caractéristique, à savoir la double désintégration β sans émission de neutrino. La double désintégration β ordinaire transmute deux neutrons d'un noyau en deux protons, avec émission de deux électrons et de deux antineutrinos électroniques. Elle a été observée en 1987 dans le cas de l'isotope 82 du sélénium, puis dans divers éléments radioactifs. Découvrir la double désintégration β sans émission de neutrino permettrait de signer la nature « de Majorana » des neutrinos et en même temps d'estimer la masse de ces neutrinos car la probabilité de ce processus est proportionnelle au carré de cette masse. Une dizaine d'expériences a tenté d'observer le processus avec divers noyaux instables ; à part l’annonce d’un signal positif mais peu significatif dans le cas de l’isotope 76 du germanium par une collaboration germano-russe en 2001, aucune preuve de la pertinence de la théorie de Majorana n’a été publiée. Dans l’état actuel, les neutrinos (et leurs antiparticules) semblent correctement décrits par l’équation de Dirac. Des expériences se poursuivent néanmoins, en particulier à Kamioka et, en Italie, dans le tunnel du Gran Sasso.
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Écrit par
- Bernard PIRE : directeur de recherche émérite au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau
Classification
Médias
Détection des types de neutrinos
Observatoire de Kamioka, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), Université de Tokyo
Expérience de Tokai à Kamioka
SLAC
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