Les neutrinos sont l'une des particules les plus énigmatiques du modèle standard. La raison principale est qu'ils sont si difficiles à détecter. Malgré le fait que 400 billions d'entre eux créés au soleil traversent le corps d'une personne à chaque seconde, ils interagissent rarement avec la matière normale, ce qui rend la compréhension de leur sujet difficile. Pour aider à résoudre leurs mystères, un nouveau détecteur de neutrinos en Chine a récemment commencé à collecter des données et espère donner un aperçu entre quarante et soixante neutrinos par jour pour les dix prochaines années.
Le détecteur, connu sous le nom de Jiangmen Underground Neutrinos Observator, ou Juno, est situé entre deux énormes centrales nucléaires à Yangjian et à Taishan. Ces deux usines de fission créent leurs propres neutrinos artificiels en plus de ceux créés par le soleil, ce qui signifie que la zone générale devrait être inondé de particules à peine en interaction.
C'est malgré le fait que, comme la plupart des détecteurs de neutrinos, il est situé sous terre. 700 mètres sous terre, en fait. La majeure partie physique de la croûte de la Terre est censée bloquer la plupart des autres particules, comme les muons, d'y arriver, et dans d'autres installations, comme Icecube, il fait un très bon travail.
Malgré cela, le détecteur lui-même est couvert par un détecteur supplémentaire appelé « Top Tracker », qui couvre une piscine de 44 m de diamètre d'eau ultrapure. Son travail consiste à détecter toute particule errante qui pourrait se rendre jusqu'au détecteur. En fin de compte, cela ne peut pas les arrêter, mais il peut éliminer l'artefact de données qu'ils pourraient créer.
Cet artefact de données se produirait si l'une des particules frappait le « scintillateur liquide » à l'intérieur d'une sphère entourée de 43 212 photodétecteurs sensibles qui peuvent ramasser des photons individuels. La combinaison des données de tous les différents photodétecteurs permettrait aux chercheurs de démêler certaines des propriétés physiques des neutrinos, y compris quelles différences, le cas échéant, il y a entre les trois «types».
Ce sont l'électron, le muon et le neutrino tau. Chacun a des caractéristiques légèrement différentes les unes des autres, et ils ont la capacité de se déplacer entre les différents types, ou «osciller» dans le langage des physiciens des particules.
L'un des principaux objectifs de Juno est de comprendre la masse de chacun, mais, étant donné que demander est probablement trop, les chercheurs espèrent au moins avoir une idée de la hiérarchie des masses – la plus lourde par rapport aux plus légères. Une autre découverte potentielle est la fréquence à laquelle les types changent de l'un à l'autre: quelle est la fréquence de leur oscillation.
Comprendre comment le travail des neutrinos débloquerait une image plus claire de la cosmologie, où ils sont considérés comme responsables de l'expansion précoce pendant le Big Bang, l'astrophysique, car ils sont censés fournir des informations sur les supernovae, et même la géologie, comme les roches radioactives de la terre émettent. Cela fait partie de la raison pour laquelle les scientifiques ont investi tellement de temps et d'énergie pour retrouver leurs propriétés.
Juno est la prochaine étape de ce voyage. La configuration elle-même est une collaboration de 74 instituts et 700 personnes, et est dirigée par l'Institut de physique de haute énergie de l'Académie chinoise. Il devrait fonctionner pendant au moins dix ans et espère collecter suffisamment de données au cours de cette période pour apporter une lumière supplémentaire sur les caractéristiques de ces particules énigmatiques. Si c'est le cas, alors plusieurs royaumes de science seront meilleurs pour cela.
