Comment capturer les neutrinos ?
Pour arriver à attraper les neutrinos, plusieurs techniques ont été mises au point.
La technique du liquide scintillant
Le liquide scintillant réagit au passage des particules en émettant de la lumière. En étudiant cette lumière, on peut savoir quelles particules l’ont traversée, et mesurer leur énergie.
En 2013, le détecteur Nucifer à Saclay a détecté ses premiers neutrinos auprès du réacteur de recherche Osiris. Nucifer utilise comme milieu de détection un liquide scintillant dopé au gadolinium.
La technique de la détection dans l’eau
La nature d’une particule peut être identifiée grâce à son passage dans la lumière bleue Tcherenkov. Cette lumière est émise lorsqu’une particule chargée se déplace plus vite que la lumière dans le milieu traversé.
La technique de la chambre à bulles
Les chambres à bulles étaient utilisées dans les années 50 à 70. Une chambre à bulle était un espace fermé dans lequel on trouvait un liquide, porté à une température proche de son point d’ébullition, dans lequel les particules créaient des bulles sur leurs trajectoires. Ces dernières étaient photographiées.
 Chambre à bulles exposée à l'extérieur d'un bâtiment du Fermilab. © Wikimedia Commons
|  Premières traces observées par John Wood dans de l'hydrogène liquide en 1954. © Wikimedia Commons
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Les différents sources de neutrinos
Les neutrinos ont des origines bien distinctes.
Les neutrinos du Big Bang
Les neutrinos du Big Bang sont nés il y a 13,7 milliards d’années, une seconde après le Big Bang. Ils possèdent au moins un milliard de fois moins d’énergie que les autres neutrinos. La détection des neutrinos du Big Bang est irréalisable avec les moyens technologiques actuels. Ces neutrinos, s’ils sont capturés, pourraient nous transmettre des informations inédites sur la naissance de l’Univers.
Les neutrinos de supernova
Les supernovas sont des étoiles très massives. Lorsque l’une d’elles meure, 1058 neutrinos naissent en quelques secondes. Lors de la dernière supernova visible, en 1987, 160 000 milliards de neutrinos nous ont traversés en 10 secondes.
Les neutrinos de l’extrême
Les neutrinos de l’extrême viennent de galaxies lointaines et arrivent en très petit nombre sur Terre. Seule une dizaine d’entre eux a pu être détectée. Les observer permet d’avoir des informations sur les événements qui les ont créés.
Certains ont été détectés, c’est le cas de Bert et Ernie, en 2013. En 2017, les détecteurs IceCube et Fermi ont observé des neutrinos et des photons provenant d’un trou noir super massif situé à 3,7 milliards d’années-lumière.
Les neutrinos du Soleil
Ces neutrinos naissent de la fusion d’hydrogène au cœur du Soleil. Ils sont 1038 à être émis par le Soleil, tandis que la Terre en reçoit 65 milliards par seconde et par cm².
Les neutrinos du Soleil permettent de connaître la température du Soleil et complètent nos connaissances sur son fonctionnement.
Les neutrinos atmosphériques
Les neutrinos atmosphériques naissent de la rencontre entre des rayons cosmiques et l’atmosphère. Ils sont produits en permanence et arrosent la Terre.
Les neutrinos des centrales
Ces neutrinos naissent de la fission des noyaux au sein des réacteurs nucléaires. Ce sont les premiers à avoir été détectés en 1956. Les réacteurs nucléaires sont les plus gros producteurs de neutrinos artificiels. L’expérience Double Chooz étudie les neutrinos issus de la centrale EDF à Chooz, elle a été la première à mesurer l’oscillation des neutrinos de réacteur en 2011.
Les neutrinos de la Terre
Ils proviennent de la radioactivité naturelle émise par les atomes d’uranium, de thorium et de potassium situés dans la croûte et le manteau de la Terre.
Chaque seconde, un humain est traversé par 500 millions de neutrinos lorsqu’il est debout et 3 milliards lorsqu’il est couché. Les neutrinos de la Terre apportent aux chercheurs des informations cruciales sur le fonctionnement interne de notre planète. Ils permettent d’expliquer la chaleur à l’intérieur de la Terre.
Les neutrinos des accélérateurs
Ils sont produits dans les accélérateurs de particules. Les particules sont accélérées à des vitesses proches de celle de la lumière avant d’être projetées contre une cible. Les neutrinos naissent de ces collisions. Les chercheurs peuvent observer l’oscillation d’un même neutrino à partir de différents détecteurs situés à des distances différentes de la cible.
Les neutrinos naturels
Les neutrinos naturels sont produits par la radioactivité naturelle. Seule la radioactivité Beta produit des neutrinos. Par exemple, le carbone 14 est un élément radioactif qui permet de dater des vestiges archéologiques.
Dans le corps humain, il y a environ 160 grammes de potassium dont 190 milligrammes de potassium 40 qui génèrent des neutrinos. 400 millions de neutrinos s’échappent du corps humain chaque jour.