Découverte révolutionnaire : interactions des neutrinos électroniques et muoniques à des énergies record détectées au LHC

ParisUn groupe de scientifiques a réalisé une avancée majeure en physique des particules en détectant des interactions à haute énergie impliquant des neutrinos électroniques et muoniques à des niveaux jamais enregistrés auparavant à partir d'une source artificielle. Les neutrinos sont des particules qui interagissent rarement avec la matière, ce qui les rend difficiles à détecter. L'étude de ces particules permet aux scientifiques de répondre à des questions fondamentales sur l'univers, telles que la formation de la masse et la raison pour laquelle il y a plus de matière que d'antimatière.

Voici les faits saillants de leurs découvertes :

• Première mesure des interactions des neutrinos électroniques et muoniques à des énergies extrêmement élevées
• Détection dans une gamme d'énergie inexplorée entre 560-1740 GeV pour les neutrinos électroniques et 520-1760 GeV pour les neutrinos muoniques
• Résultats cohérents avec les prédictions du Modèle Standard

Un groupe dirigé par les professeurs associés Akitaka Ariga et Tomoko Ariga a utilisé l'expérience FASER au LHC du CERN. Grâce au détecteur FASERν, ils ont pu mesurer avec précision les interactions entre des neutrinos et des énergies très élevées, appelées énergies TeV. Les recherches antérieures n'avaient étudié que des neutrinos avec des énergies plus faibles. Cette nouvelle découverte représente une avancée importante dans le domaine de la physique des hautes énergies.

Le détecteur FASERν est constitué de 730 couches de plaques de tungstène et de films d'émulsion, pour un poids total de 1,1 tonne. Les chercheurs ont analysé une section de 128,6 kg de ce détecteur pour identifier des neutrinos de haute énergie issus des collisions au LHC. Ils ont réussi à détecter quatre événements probables d'interactions de neutrinos électroniques et huit événements probables d'interactions de neutrinos muoniques. Les résultats sont jugés statistiquement significatifs, écartant la possibilité que ces événements soient de simples bruits de fond aléatoires.

Une étude publiée dans Physical Review Letters révèle que le dispositif expérimental peut mesurer les interactions des neutrinos avec des saveurs connues à des énergies dans la gamme des TeV. C'est une réalisation importante. Ils ont mesuré les interactions de neutrinos à haute énergie, trouvant des gammes d'énergie de 560-1740 GeV pour les neutrinos électroniques et de 520-1760 GeV pour les neutrinos muoniques.

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Cette découverte pourrait transformer la manière dont les chercheurs mènent des expériences à grande échelle en physique des particules. Le succès du détecteur FASERν démontre qu'il est possible de réaliser des mesures précises des interactions des neutrinos à des énergies plus élevées.

Ces résultats ne se contentent pas de corroborer le Modèle Standard; ils pourraient avoir des répercussions majeures. Ils indiquent que nous pourrions découvrir une nouvelle physique, comme la façon dont les neutrinos changent de type, identifier des interactions rares, ou même détecter de nouvelles particules ou forces que les théories actuelles n'expliquent pas.

Mesurer les interactions à des énergies très élevées peut aider les futurs projets de collisionneurs de particules. Cela offre un nouveau moyen d'étudier les propriétés des neutrinos et leur importance dans l'univers. Cette recherche ouvre également des opportunités pour explorer des domaines inconnus de la physique, ce qui pourrait mener à de nouvelles découvertes sur les particules fondamentales.

Cette étude représente une avancée majeure en physique des particules, démontrant notre capacité à détecter et comprendre les interactions des neutrinos à des niveaux d'énergie extrêmement élevés. Le travail de l'équipe met en lumière l'importance des expériences continues dans les collisionneurs à haute énergie tels que le LHC.