Des scientifiques belges utilisent une nouvelle technologie dans la recherche sur les particules élémentaires

La particule de Higgs cède le pas aux neutrinos stériles

Neutrino SOLID detectorLa recherche sur les particules élémentaires a le vent en poupe. Le boson de Higgs est devenu mondialement célèbre et a valu à ses chercheurs un prix Nobel. A présent, avec le soutien de physiciens français et britanniques, des scientifiques belges utilisent une technologie révolutionnaire pour tenter de détecter de nouvelles particules élémentaires, les neutrinos stériles.

Un consortium européen de deux universités françaises, deux universités britanniques, trois universités flamandes (l’Université d’Anvers, l’Université de Gand et la VUB) et un établissement de recherche fédéral (le Centre d’Étude de l’Énergie Nucléaire, SCK•CEN, à Mol) s’est constitué début 2013. Ensemble, ces institutions ont mis sur pied l‘expérience neutrino. Le projet se nomme SOLID, Search for Oscillations with a Lithium6 Detector (voir les photos).

Les scientifiques veulent tenter de détecter des neutrinos stériles. « Ces particules élémentaires ont potentiellement un lien avec la particule pour laquelle le belge François Englert et le britannique Peter Higgs ont reçu un prix Nobel de physique, » déclare le professeur Nick van Remortel (Université d’Anvers). « Si on trouve effectivement ces nouvelles particules élémentaires, cela pourrait répondre à une série de questions fondamentales sur l’origine de la masse et la stabilité de l’univers. »

Neutrino SOLID detectorInteraction quasi nulle

L’existence des neutrinos est établie. Il s’agit de particules élémentaires découvertes pour la première fois dans les années cinquante dans un réacteur nucléaire américain à Savannah Rivers, dans le sud de la Californie. Ils sont également produits en abondance à l’intérieur du soleil, mais sont extrêmement difficiles à détecter, étant donné qu’ils n’interagissent presque pas avec la matière. Sans que nous nous en apercevions, chaque centimètre carré de notre corps est traversé chaque seconde par quelque 50 milliards de neutrinos.

Les scientifiques espèrent construire d’ici 2016 un détecteur de neutrinos de plus de 2 tonnes, avec lequel ils mèneront pendant trois ans leur recherche sur les neutrinos stériles. Ces chercheurs, dont quelques-uns sont attachés à l’université d’Oxford, utilisent une nouvelle génération de détecteur de particules extrêmement sensible aux neutrinos. Van Remortel : « La technologie est tout à fait révolutionnaire et pourrait également être utilisée pour surveiller à distance des réacteurs nucléaires dans le monde entier, une méthode très attrayante pour assurer le suivi des accords de non-prolifération. »

Course internationale

Le détecteur de particules sera adossé au réacteur de recherche BR2 au SCK•CEN à Mol. Ce réacteur, qui assure une part importante de la production mondiale de radio-isotopes médicaux pour l’imagerie et la thérapie contre le cancer, s’avère également particulièrement adapté à la recherche fondamentale sur les particules élémentaires.

« Nous sommes fiers de pouvoir contribuer, grâce à notre installation BR2 – unique dans ce contexte – et à nos connaissances et notre savoir-faire, à la réussite de ce projet extraordinairement passionnant, » déclare prof. Eric van Walle, directeur général du SCK•CEN. « Cette expérience sur les neutrinos stériles montre que notre institution peut offrir des perspectives très intéressantes pour le développement futur de ce type de recherche fondamentale. »

Ce projet est rendu possible notamment par le soutien financier du Fonds de la Recherche Scientifique – Flandre (FWO), la Fondation Hercules et Belspo. Van Remortel : « Ce projet montre que les installations de recherche et le savoir-faire de centres de recherche tel le SCK•CEN sont à la pointe, et peuvent concurrencer les instituts de recherche les plus importants au monde. Nous sommes donc bien équipés pour participer à cette course, ... car au niveau international, d’autres consortiums sont également en quête de neutrinos stériles. »


Les neutrinos stériles

Un neutrino est une particule élémentaire sans charge électrique, qui apparaît suite à des collisions énergétiques entre particules nucléaires. Les scientifiques soupçonnent que les neutrinos n’ont quasiment pas de masse. Ils n’entrent que très rarement en collision avec la matière : ils traversent presque tout ce qu’ils rencontrent. Les neutrinos ordinaires sont déjà à peine détectables, et il est encore bien plus difficile de détecter les neutrinos stériles. Les physiciens nucléaires sont persuadés qu’ils pourraient peut-être même résoudre le mystère de la matière sombre s’ils parviennent à détecter des neutrinos stériles.


Contacts

SCK•CEN
Prof. Dr. Eric van Walle, directeur général
Eric.van.walle@sckcen.be

Université d’Anvers
Prof Nick van Remortel
nick.vanremortel@uantwerpen.be

Université de Gand
Prof Dirk Ryckbosch
Dirk.Ryckbosch@UGent.be

Vrije Universiteit Brussel
Prof Petra Van Mulders
pvmulder@vub.ac.be