Pourquoi les neutrinos sont importants - Sílvia Bravo Gallart

Voir la leçon : http://ed.ted.com/lessons/why-neutrinos-matter-silvia-bravo-gallart

Les particules élémentaires sont les plus petits éléments de l'univers, et les neutrinos sont les plus petits d'entre eux. Ces minuscules neutrinos peuvent nous renseigner sur les confins et les environnements les plus extrêmes de l'univers, mais seulement si on parvient à les attraper. Silvia Bravo Gallant nous explique comment le télescope IceCube en Antarctique essaie d'y parvenir.

Leçon par Silvia Bravo Gallant, animation par Staff Lee.

Elles sont partout,
mais vous n'en verrez jamais aucune.

Des milliers de milliards d'entre elles
vous traversent

à cette seconde-même
mais vous ne les sentez pas.

Ces particules invisibles
sont des "neutrinos",

et si on pouvait les attraper,

elles pourraient nous apprendre des choses
sur les confins de l'univers

et ses zones les plus extrêmes.

Les neutrinos sont des
particules élémentaires,

donc elles ne peuvent pas être subdivisées
en d'autres particules comme les atomes.

Les particules élémentaires
sont les plus petits composants connus

de la matière dans l'univers,

et le neutrino est le plus
petit d'entre eux.

Un million de fois plus légers
qu'un électron,

les neutrinos traversent facilement
la matière et ne sont pas affectés

par les champs magnétiques.

En fait, ils n'intéragissent
avec quasiment rien.

Ça veut dire qu'ils peuvent se déplacer
à travers l'univers en ligne droite

pendant des millions
ou même des milliards d'années

en conservant des informations
sur leurs origines.

Alors d'où viennent-ils ?

D'un peu partout.

Ils sont produits à l'intérieur
dans votre corps

par la désintégration radioactive
du potassium

Les rayons cosmiques qui frappent
les atomes dans l'atmosphère terrestre

créent une gerbe de neutrinos.

Ils sont produits par
des réactions nucléaires

à l'intérieur du soleil,
et par la désintégration radioactive

à l'intérieur de la Terre.

Et nous pouvons les générer

au sein des réacteurs nucléaires

et dans les accélérateurs de particules.

Mais les neutrinos qui
ont le plus d'énergie

naissent aux confins de l'espace,

dans des milieux dont
nous savons très peu de choses.

Quelque chose là-bas, peut-être
des trous noirs supermassifs

ou bien un générateur cosmique
que nous n'avons pas encore découvert,

accélère les rayons cosmiques en énergies
un million de fois plus grandes

que dans n'importe quel accélérateur
construit par l'homme.

Ces rayons cosmiques,
dont la plupart sont des protons,

interagissent violemment avec la matière
et les radiations qui les entourent,

produisant des neutrinos à haute énergie

qui se propagent dans toutes les
sens comme des gerbes cosmiques

qui peuvent nous renseigner
sur la localisation

et la composition des plus puissants
corps cosmiques de l'Univers.

Seulement si on parvient
à les attraper.

Les interactions limitées des neutrinos
avec d'autres matières

font d'eux de formidables messagers,

mais ça les rend aussi
très difficile à détecter.

Un moyen de le faire est de mettre
une énorme quantité de matière

pure et transparente sur leur passage,
et d'attendre qu'un neutrino se révèle

par collision avec le noyau d'un atome.

C'est ce qu'il se passe en Antarctique
dans le IceCube,

le plus grand téléscope à neutrinos
du monde.

Il est installé dans
un kilomètre cube de glace

qui a été purifié par la pression

due à des milliers d'années
d'accumulation de glace et de neige

au point de devenir le solide
le plus pur de la Terre.

Et bien qu'il soit traversé par
des trous de forage contenant

plus de 5000 détecteurs, la plupart des
neutrinos cosmiques traversant l'Icecube

ne laisseront jamais de trace.
Mais environ dix fois par an

un seul neutrino à haute énergie entre
en collision avec une molécule de glace

dispersant des particules
subatomiques chargées

qui voyagent à travers la glace
plus vite que la lumière.

Tout comme un avion
qui dépasse la vitesse du son

produit un bang supersonique,

ces particules chargées qui vont
plus vite que la lumière

laissent derrière elles
un cône de lumière bleue,

une sorte de bang photonique.

Cette lumière se répand dans le IceCube,

frappant certains des détecteurs situés
plus d'un kilomètre sous la surface.

Les tubes photomultiplicateurs amplifient
le signal, qui contient des informations

sur les trajectoires et les énergies
des particules chargées.

Les données sont renvoyées à des
astrophysiciens dans le monde entier

pour observer les schémas de la lumière

à la recherche d'indices sur les neutrinos
qui les ont produits.

Ces collisions super énergétiques
sont si rares

que les chercheurs du IceCube donnent
un surnom à chaque neutrino

comme Big Bird ou Dr Strangepork.
(marionnettes connues)

Le IceCube a déjà observé

les neutrinos à plus haute énergie
cosmique jamais observés.

Les neutrinos détectés devraient enfin
dire d'où viennent les rayons cosmiques

et comment ils ont atteint
une telle énergie.

La lumière, des infrarouges en passant
par les rayons X, jusqu'aux rayons gamma

nous a donné une vision de l'univers

de plus en plus surprenante
et énergétique.

Nous sommes maintenant à l'aube de l'ère
de l'astronomie des neutrinos,

et nous n'avons aucune idée
de ce que l'IceCube

et les autres télescopes à neutrinos
pourront nous dévoiler

sur le phénomène le plus énergétique
et le plus violent de la terre.