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Prix Nobel de Physique 2015

la masse des neutrinos

lundi 12 octobre 2015 par F. Guieysse

Le prix nobel de physique a été attribué mardi 7 Octobre à deux chercheurs, le Japonais Takaaki Kajita et le Canadien Arthur McDonald pour leurs travaux sur les neutrinos.
Les neutrinos sont des particules élémentaires dont l’existence a été pressentie dans les années 1930 lorsque la radioactivité β+ et β- a été découverte.
En étudiant les désintégrations radioactives, il avait été établi que les rayons α (une autre forme de radioactivité) emportaient toute l’énergie disponible.
Par contre, les rayons β n’avaient pas tous la même énergie. En effet, La répartition en énergie des rayons α se réduisait à une valeur unique, une raie, correspondant à l’énergie totale disponible dans la désintégration, alors que celle des rayons β prenait toutes les valeurs comprises entre zéro et un maximum correspondant à l’énergie totale dégagée, comme si une partie de l’énergie totale dégagée « disparaissait »…
Pour surmonter cette difficulté, Niels Bohr proposa un temps de revenir sur la loi de conservation de l’énergie totale, mais c’est finalement Wolfgang Pauli qui résolut l’énigme de l’énergie manquante, en proposant l’existence d’une troisième particule échappant à la détection : le neutrino.
Diverses expériences menées dans des années ultérieures ont établi certaines caractéristiques des neutrinos, comme l’expérience du neutrino, qui fut menée par Clyde Cowan et Frederick Reines en 1956. Elle permit de confirmer l’existence de l’antineutrino, émis dans la radioactivité β-.
Un autre cycle d’expériences a porté sur les oscillations des neutrinos : il a ainsi été montré que les neutrinos peuvent changer continuellement de nature (de « saveur »), grâce aux expériences de Superkamiokande (1998) et de Sudbury (2001).
Toutes ces expériences sont rendues difficiles par l’existence des rayons cosmiques qui viennent perturber les données de départ. Une solution trouvée est de s’isoler de ces rayons en allant sous terre comme l’expérience OPERA (2010), ou en menant ces expériences dans de gigantesques cuves à eau...
Les oscillations des neutrinos ne sont possibles que s’ils ont une masse. C’est ce que Takaaki Kajita et Arthur McDonald ont réussi à démontrer au cours de leurs travaux.
On estime que le Soleil envoie dans toutes les directions 2.1038 neutrinos par seconde, et que sur Terre, une surface équivalente à un ongle de doigt est traversée par 65 milliards de neutrinos par seconde.
Les neutrinos sont abordés en classe de 1ère S et terminale S entres autres...


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