La balance de neutrinos sera installée à Karlsruhe

L’expérience internationale destinée à déterminer la masse des neutrinos sera aménagée au Centre de recherche allemand de Karlsruhe (FZK).

3 juil. 2001

L'installation Katrin ("Karlsruher Tritium-Neutrinoexperiment") sera montée au FZK au cours des cinq années à venir. Parallèlement à des universités allemandes (Karlsruhe, Mayence et Fulda), des instituts de recherche de la République tchèque, des Etats-Unis et de la Russie participent à ce projet. L'objectif de cette expérience d'un coût de 25 millions de DM est de trouver une réponse la plus exacte possible à une question centrale de la physique des hautes énergies et de la cosmologie: quel est le poids des neutrinos?
Les scientifiques sont sûrs d'une chose depuis au plus tard juin 2001: les neutrinos ont effectivement une masse au repos. Un groupe de chercheurs américains, britanniques et canadiens a démontré sur des neutrinos du soleil que des types divers de neutrinos peuvent se transformer en d'autres types. Ceci n'est possible que parce qu'ils n'ont pas tous la même masse. Cette expérience n'a toutefois pas permis de déterminer le poids des neutrinos. Selon des travaux menés à l'Université de Mayence et à l'Institut de recherche nucléaire de Troitsk, près de Moscou, la masse est inférieure à 2 électron-volts (eV). On rappellera à titre de comparaison que les électrons, composants les plus légers des atomes, ont une masse au repos de 511 eV. L'expérience projetée permettra de déterminer encore une masse des neutrinos même si elle n'atteint que 0,2 eV.
La méthode est classique: on observe la désintégration bêta de noyaux d'atome lors de laquelle un neutron se transforme en proton et un électron ainsi qu'un neutrino sont libérés. Le neutrino ne peut guère s'observer et l'électron n'a pas d'énergie fixe. Celle-ci peut prendre n'importe quelle valeur jusqu'à une limite supérieure. Dans le cas du tritium, isotope radioactif de l'hydrogène d'une période de 12,3 ans qui devrait être observé avec l'expérience Katrin, l'énergie totale de la désintégration atteint 18'600 eV. Le neutrino emporte la différence entre l'énergie totale, l'énergie de recul du noyau et l'énergie des électrons. La détermination précise du spectre d'énergie des électrons permet de calculer la masse du neutrino. Le spectre sera mesuré dans le cœur de Katrin, un spectromètre électrostatique d'un diamètre de pas moins de 7 m et d'une longueur de 20 m. Le centre de Karlsruhe a été choisi comme site parce qu'il dispose de longues années d'expérience avec le tritium et que l'on peut avoir recours à de gros équipements de recherche.

Source

P.B./C.P. d’après FKZ-Presseinformation du 4 juillet 2001

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