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Le neutrino, dont on peut dire qu'il existait avant même d'avoir été inventé puisqu'il est issu des premiers instants de l'Univers, n'a été conçu que dans les années 1930 pour résoudre un problème de conservation de l'énergie !
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Le neutrino, dont on peut dire qu'il existait avant même d'avoir été inventé puisqu'il est issu des premiers instants de l'Univers, n'a été conçu que dans les années 1930 pour résoudre un problème de conservation de l'énergie !
Comment le neutrino interagit-il avec la matière et quels effets permettent de le détecter ? Suivant le domaine d'énergie que l'on considère, le neutrino produit se comporte de façon différente vis-à-vis de la matière qu'il rencontre.
Il est donc commode de différencier les domaines d'énergie où intervient le neutrino. (fig 3 fenêtre neutrino sur l'Univers)
Dans la soupe primordiale de particules à très haute température, et dès les premiers centièmes de seconde de notre Univers nous trouvons des neutrinos en très grand nombre (un milliard de fois plus que des « nucléons »), produits suivant la réaction :
e+ e- -> ν ν.
Ces neutrinos, reliques des premiers instants de l'Univers , ont suivi l' expansion en volume de l'Univers et leur énergie a diminué (la soupe s'est refroidie). Ils sont aujourd'hui dilués à raison de 100/cm3 et par espèce Le domaine de physique concerné est la cosmologie.
Nous sommes dans le domaine de la physique nucléaire ou de l'astrophysique nucléaire . De telles énergies sont mises en jeu lors des réactions de fusion dans le soleil ( solaires ) ou dans certaines désintégrations de noyaux radioactifs. Ou sont aussi obtenues dans les centrales nucléaires après désintégrations des produits de fission.
C'est le domaine d'énergie des accélérateurs de particules ou des rayons cosmiques. Les neutrinos produits servent de sonde pour la matière ou de témoin de phénomènes violents qui ont lieu dans l'Univers.
La fusion de deux protons dans le soleil conduit à la production d'hydrogène lourd (deutérium) accompagné d'un positon et d'un neutrino. Cette réaction brûle lentement l'hydrogène (600 millions de tonnes par seconde !) et permet ainsi au soleil de nous chauffer et à la vie de se développer sur terre. Ceci constitue le cycle de production d'énergie (synthèse de l'hélium) dans le Soleil.
Issus du soleil, 65 milliards de neutrinos par seconde et par cm2 nous transpercent, tels d'indolores fléchettes.
Dans le coeur des supernovae nous assistons à la photodissociation du fer en éléments plus légers: qui a pour conséquence les réactions de capture d'électrons par les protons: Un peu plus tard dans l'évolution de l'étoile on assiste aussi à des réactions du type production de paires neutrinos- antineutrinos. (fig 4 )
Le neutrino est le produit de désintégration de particules instables combinaisons de paires quark-antiquark appelées mésons π (pions) ou K (kaons) présents dans les rayons cosmiques (fig 5). Le processus général est le suivant: Les protons lorsqu'ils pénètrent dans l'atmosphère terrestre produisent des pions et des kaons chargés lesquels se désintègrent :