A la recherche des neutrinos : messagers de l'infiniment grand et de l'infiniment petit Antoine Kouchner, Stéphane Lavignac

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Résumé

Le neutrino est l'une des particules élémentaires dles plus mystérieuses. Depuis que Wolfgang Pauli a prédit son existence, en 1930, les physiciens n'ont eu de cesse de le traquer et d'étudier ses propriétés. Car cette particule étrange, sans charge électrique, de masse quasi nulle et interagissant très faiblement avec la matière, pourrait permettre de percer bien des mystères de la physique des particules et de l'Univers. Antoine Kouchner et Stéphane Lavignac retracent l'histoire passionnante du neutrino et nous font découvrir les grandes expériences consacrées à ce messager de l'infiniment grand et de l'infiniment petit.

Auteur :: Kouchner, Antoine
Auteur :: Lavignac, Stéphane
Éditeur :: Paris, Dunod, 2018
Genre :: Essai
Langue :: français.
Description du livre original :: 1 vol. (230 p.)
ISBN :: 9782100746736.
Domaine public :: Non

Table des matières

Table des matières
Prologue
1 Le Modèle Standard de la physique des particules
- Brève esquisse du Modèle Standard
  - Les constituants de la matière
  - Interactions fondamentales et bosons vecteurs
  - Les deuxième et troisième familles de fermions
  - Le dernier venu : le boson de Higgs
- Symétries et quantités conservées
  - Énergie, impulsion et moment cinétique
  - Le moment cinétique en mécanique quantique – spin et hélicité
  - Masse et énergie
  - Les symétries P, T et C
  - Les nombres baryonique et leptonique ; la saveur leptonique
2 D’une idée à sa matérialisation
- Naissance d’une particule
  - Études de la radioactivité
  - Pauli entre en scène
  - La théorie de Fermi de la désintégration bêta
- Découverte expérimentale
  - Sur la piste
  - Le succès, 25 ans après la lettre de Pauli
3 Les autres membres de la famille
- Plusieurs types de neutrinos ?
  - Avancées théoriques et propriétés des neutrinos
  - Expérience de Mme Wu
  - Le neutrino est gauche
  - Découverte du neutrino muonique
- Découverte du neutrino tauique
- Trois familles seulement
- Les neutrinos pour sonder le monde
  subatomique
  - Interactions faibles et courants neutres
  - Neutrinoscopie des noyaux
4 Les neutrinos dans l’Univers
- Un modèle du Soleil
  - Une structure autogravitante
  - Production de neutrinos solaires
- La mort des étoiles et les neutrinos
- Rayons cosmiques et neutrinos atmosphériques
  - Découverte et caractéristiques des rayons cosmiques
- Les sources astrophysiques de l’extrême
  - À l’échelle de notre Galaxie
  - Sources extragalactiques
- La matière noire
5 La détection
des neutrinos solaires
- Expériences radiochimiques
  - Homestake
  - Gallium
- Expériences en temps réel
  - Kamiokande
  - Super-Kamiokande
6 Les télescopes à neutrinos
- Un messager d’un nouveau type
  - Porter un regard nouveau sur le ciel
  - Les premières idées
- Des télescopes d’un nouveau type
  - Une technologie renversante
  - Des observatoires pluridisciplinaires
- Le temps des découvertes
  - Signal cosmique diffus ?
  - Programmes d’alertes
  - La relève
7 Les oscillations des neutrinos
- Sur la piste des oscillations
  - Des oscillations des kaons neutres aux oscillations
    neutrino-antineutrino
  - Genèse de l’idée des oscillations de saveur
- Mélange de saveur et oscillations
  - Mélange de saveur
  - Le mécanisme des oscillations
- Propagation des neutrinos dans la matière
  - Amplification résonnante des oscillations dans la matière
  - Conversion de saveur dans un milieu de densité variable (effet MSW)
  - Autres manifestations des effets de matière
- Phénoménologie des oscillations
  - Oscillations à deux saveurs et à trois saveurs
  - Paramètres d’oscillation
  - Ordre des masses des neutrinos (hiérarchie de masse)
- Violation de la symétrie CP dans les oscillations
8 Les oscillations enfin découvertes
- Une longue quête empreinte de scepticisme
  - Les éclipses des neutrinos solaires
- Les neutrinos atmosphériques
  - Les premières expériences
  - Phénoménologie des neutrinos atmosphériques
    et première anomalie
  - La découverte des oscillations des neutrinos atmosphériques
- Fin de l’énigme solaire
  - SNO réconcilie la théorie et l’expérience
  - La détection des neutrinos solaires aujourd’hui
- Interprétation des résultats en termes d’oscillations
9 Après la découverte, les vérifications fines
- Les premières vérifications
  - KamLAND confirme les oscillations « solaires »
    et découvre les géoneutrinos
  - K2K confirme les oscillations « atmosphériques »
  - Des faisceaux concordants, des résultats affinés et de nouveaux défis
  - Une expérience d’apparition
- Oscillations à courte distance
  - Un prétexte cosmologique
  - Une anomalie lourde (environ 1 eV) de conséquence
- Le troisième angle relance le jeu
  - Mesure du troisième angle de mélange
  - La Chine prend les devants
  - Les neutrinos atmosphériques reprennent du service
10 Les neutrinos ont une masse ? Et alors ?
- Les masses des neutrinos, manifestation d’une physique au-delà du Modèle Standard ?
  - Incomplétude du Modèle Standard
  - Neutrinos de Dirac et de Majorana
  - Neutrino de Majorana et violation du nombre leptonique
  - Masses de Dirac et de Majorana
  - D’une pierre deux coups : le mécanisme de la balançoire
- Masses des neutrinos et asymétrie matière-antimatière de l’Univers
11 Masse et nature des neutrinos
- Les neutrinos à la pesée
  - Des limites cinématiques
  - Retour vers le futur
  - Don du ciel
- Dirac ou Majorana ?
  - Double désintégration bêta sans émission de neutrino (ββ0ν)
  - Des efforts expérimentaux nombreux et variés
12 Tous dans le même bain
- Un Univers en expansion
  - La théorie du Big Bang
  - Les neutrinos et la matière noire ?
  - Nucléosynthèse primordiale et nombre de familles de neutrinos
  - Formation des grandes structures dans l’Univers
- Ce que nous apprennent les fossiles de l’Univers
  - Les contraintes du rayonnement fossile
- À quand la détection des neutrinos cosmologiques ?
Épilogue
Notes
- Chapitre 1
- Chapitre 2
- Chapitre 3
- Chapitre 4
- Chapitre 5
- Chapitre 6
- Chapitre 7
- Chapitre 8
- Chapitre 9
- Chapitre 10
- Chapitre 11
- Chapitre 12
Remerciements
Crédits iconographiques
- Chapitre 2
- Chapitre 3
- Chapitre 4
- Chapitre 5
- Chapitre 6
- Chapitre 8
- Chapitre 9
- Chapitre 11
- Chapitre 12
Index
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- Δ

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