Neutrinos du CERN vers le Gran Sasso

Le projet Neutrinos du CERN vers le Gran Sasso (CNGS) vise à percer certains des mystères qui entourent les neutrinos, ces particules légères et neutres qui interagissent très peu avec la matière. Il existe trois types ou « saveurs » de neutrinos : le neutrino électronique, le neutrino muonique et le neutrino tauique. Mais les neutrinos sont, semble-t-il, les caméléons du monde subatomique car ils peuvent passer d’une saveur à l’autre. Ce phénomène, appelé « oscillation », se produit lorsque les neutrinos parcourent de longues distances à travers la matière. Il est directement lié à la masse infime de ces particules.

Entre juillet 2006 et décembre 2012, le projet CNGS consistait à envoyer des neutrinos muoniques depuis le CERN vers le laboratoire du Gran Sasso (LNGS) situé en Italie, à une distance de 732 kilomètres. Les neutrinos interagissent tellement peu avec les autres particules qu’ils passent aisément à travers la roche. Au Gran Sasso, les expériences OPERA et ICARUS tentent d’identifier les neutrinos tauiques issus des neutrinos muoniques.

Pour produire le faisceau de neutrinos, un faisceau de protons du SPS du CERN est envoyé sur une cible en graphite. La collision produit des particules appelées pions et kaons, qu’un système composé de deux lentilles magnétiques focalise pour former un faisceau unique dans lequel ces deux types de particules se déplacent parallèlement jusqu’au Gran Sasso. Les pions et kaons se désintègrent ensuite en muons et en neutrinos muoniques dans un tunnel d’un kilomètre de long. À la sortie de ce tunnel, un bloc de graphite et de métal de 18 mètres d’épaisseur absorbe les protons, les pions et les kaons qui ne se sont pas désintégrés. Comme la roche bloque le passage des muons, seuls les neutrinos muoniques poursuivent leur voyage souterrain jusqu’au laboratoire du Gran Sasso.

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