Des physiciens ont découvert pour la première fois des « particules fantômes » appelées neutrinos à l’intérieur d’un atomiseur.
Les petites particules, appelées neutrinos, lors de l’exploitation expérimentale d’un nouveau détecteur au Large Hadron Collider (LHC) – le plus grand accélérateur de particules au monde, situé au CERN près de Genève, en Suisse.
La découverte historique, réalisée par la collaboration FASER (Forward Search Experiment) du CERN et présentée dans un document de recherche daté du 24 novembre dans la revue examen physique d, n’est pas seulement la première fois que des neutrinos sont observés à l’intérieur du Grand collisionneur de hadrons, mais c’est aussi la première fois qu’ils sont trouvés à l’intérieur d’un accélérateur de particules. Cette percée ouvre une toute nouvelle fenêtre dans laquelle les scientifiques peuvent explorer le monde subatomique.
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« Avant ce projet, il n’y avait aucun signe de neutrinos dans le collisionneur de particules », a déclaré le co-auteur de l’étude Jonathan Feng, professeur de physique à l’Université de Californie à Irvine et co-responsable de la collaboration Pfizer, Il a dit dans un communiqué. « Cette percée importante est une étape vers le développement d’une compréhension plus profonde de ces particules insaisissables et du rôle qu’elles jouent dans l’univers. »
Chaque seconde, environ 100 milliards de neutrinos traversent chaque centimètre carré de votre corps. Les petites particules sont partout – elles sont produites dans feu nucléaire étoiles, dans les explosions massives de supernova, par les rayons cosmiques et la désintégration radioactive, et dans les accélérateurs de particules et les réacteurs nucléaires sur Terre.
Mais même s’ils sont omniprésents, il est toujours difficile d’attraper des particules. Parce que les neutrinos n’ont pas Charge électrique Et avec une masse presque nulle, il interagit à peine avec d’autres types de matière. Les neutrinos, selon leur nom fantomatique, considèrent la matière ordinaire de l’univers comme immatérielle, et ils les traversent à presque la vitesse de une lumière.
Cependant, ce n’est pas parce qu’ils sont difficiles à détecter que les neutrinos ne peuvent pas être détectés. Certaines des expériences de détection de neutrinos les plus célèbres – telles que le détecteur japonais Super Kamiokande, le MiniBooNE du Fermilab et le détecteur antarctique IceCube – ont détecté des neutrinos générés par le Soleil indirectement par un effet appelé rayonnement Cherenkov. Tout comme un avion voyageant plus vite que La vitesse du son Il crée un bang sonique, une particule traversant un milieu qui ralentit la lumière (comme l’eau) plus rapidement que la lumière capable de créer une faible lueur bleue dans son sillage. En recherchant cette lueur, les scientifiques peuvent déterminer les effets des sous-produits de particules qui ont été créés après que des neutrinos ont frappé un noyau atomique mort.
Mais alors que des expériences comme celle-ci sont idéales pour détecter les signaux de neutrinos traversant la Terre depuis le soleil, elles laissent toujours aux scientifiques très peu d’informations sur les types de neutrinos à haute énergie qui sont produits lorsque des particules entrent en collision à l’intérieur d’accélérateurs de particules. Pour trouver ces neutrinos locaux, les scientifiques de la collaboration FASER ont créé un nouveau détecteur appelé FASERnu.
FASERnu est similaire à un castor pour la détection de particules et se compose de plaques métalliques denses Direction Et tungstène Ce sont plusieurs couches d’une substance visqueuse révélatrice de lumière appelée émulsion. Premièrement, les neutrinos entrent en collision avec le noyau d’un atome dans une feuille de métal dense pour produire leurs particules secondaires. Ensuite, selon Feng, les couches de l’émulsion fonctionnent de la même manière que les vieux films photographiques, interagissant avec les sous-produits des neutrinos pour imprimer les contours tracés des particules lorsqu’elles les traversent.
En « développant » l’émulsion et en analysant les traces de particules laissées, les physiciens ont découvert que certains des signes étaient produits par des neutrinos. Ils peuvent même déterminer laquelle des trois « saveurs » de neutrinos – tau, muon ou électron – l’a détecté. Cela a confirmé que non seulement ils avaient choisi le bon point à l’intérieur de l’anneau géant de 17 milles (27 kilomètres) pour détecter les neutrinos, mais que leur nouveau détecteur avait déjà pu le voir.
Maintenant qu’ils ont trouvé un détecteur gagnant, les physiciens commencent à en construire une version plus grande, qui, selon eux, sera non seulement plus sensible pour détecter les particules insaisissables, mais sera également capable de détecter la différence entre les neutrinos et leurs homologues de l’antimatière. , antineutrinos. Lorsque le LHC redeviendra opérationnel en 2022, ils prévoient d’utiliser le détecteur pour étudier les neutrinos produits par l’accélérateur de particules en profondeur.
« Compte tenu de la puissance de notre nouveau détecteur et de son emplacement principal au CERN, nous espérons pouvoir enregistrer plus de 10 000 interactions de neutrinos lors du prochain cycle du LHC, à partir de 2022 », a déclaré Casper. « Nous découvrirons les neutrinos les plus énergétiques qui ont été produits à partir d’une source artificielle. »
Les neutrinos ne sont pas non plus la seule carrière des scientifiques de FASER. L’équipe travaille également sur une expérience pour découvrir d’hypothétiques «photons noirs», qui, selon les physiciens, pourraient être étroitement liés. matière noire, on pense que la matière mystérieuse et non lumineuse représente environ 85 % de la matière de l’univers.
Publié à l’origine sur Live Science.
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