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Alain Blondel
Groupe Neutrino Université de Genève
Du soleil à la terre… oscillations de neutrinos
1. Que sont les neutrinos?
2. Les questions qu’ils posent
3. La masse des neutrinos et leurs oscillations
4. Le futur
Alain Blondel
Lettre de Wolfgang Pauli 4 Décembre 1930
Dear Radioactive Ladies and Gentlemen,
As the bearer of these lines, to whom I graciously ask you to listen, will explain to you in more detail, how because of the "wrong" statistics of the N and Li6 nuclei and the continuous beta spectrum, I have hit upon a desperate remedy to save the "exchange theorem" of statistics and the law of conservation of energy. Namely, the possibility that there could exist in the nuclei electrically neutral particles, that I wish to call neutrons, which have spin 1/2 and obey the exclusion principle and which further differ from light quanta in that they do not travel with the velocity of light. The mass of the neutrons should be of the same order of magnitude as the electron mass and in any event not larger than 0.01 proton masses. The continuous beta spectrum would then become understandable by the assumption that in beta decay a neutron is emitted in addition to the electron such that the sum of the energies of the neutron and the electron is constant...
I agree that my remedy could seem incredible because one should have seen those neutrons very earlier if they really exist. But only the one who dare can win and the difficult situation, due to the continuous structure of the beta spectrum, is lighted by a remark of my honoured predecessor, Mr Debye, who told me recently in Bruxelles: "Oh, It's well better not to think to this at all, like new taxes". From now on, every solution to the issue must be discussed. Thus, dear radioactive people, look and judge.
Unfortunately, I cannot appear in Tubingen personally since I am indispensable here in Zurich because of a ball on the night of 6/7 December. With my best regards to you, and also to Mr Back.
Your humble servant
. W. Pauli
Wolfgang Pauli
Neutrinos: la naissance d’une idée1930
dNdE
Efew MeV
Le spectre des e- dans la Désintégration :
e
Alain Blondel
Reines et Cowan (Nobel 1995)Expérience au voisinage d’un réacteur nucléaire. La cible de détection est constituée de 400 litres d’une solution de fluorure de Cadmium dans l’eau.
Les (anti)neutrinos du réacteur interagissent avec les protons de l’eau en donnant un positon (anti-electron) et un neutrino. On détecte en même temps les produits de l’annihilation du positon (e+ + e- ) et (deux ) de capture du neutron par le cadmium. 4 photons sont détectés dans un intervalle de 15 microseconds.
Cette réaction est très rare ce qui indique que le parcours moyen de ces neutrinos dans la matière est extrêmement long (~une année lumière dans l’eau!)
Neutrinosdetection difficile 1953
pe
nepe
Alain Blondel
Alain Blondel
1957: L’ hélicité des neutrinos est mesurée (M. Goldhaber et al):
Les neutrinos sont ‘gauchers’
Les anti- neutrinos sont ‘droitiers’
violation de la symétrie par renversement du systeme d’axes!!!! (parité)
Une propriété étonnante:
e e
e Ceci n’est jamais observé!
les photons sont polarisés (ils tournent plus dans une direction que dans l’autre)
Alain Blondel
Symétries de la physiqueune parenthèse:
la physique ne doit pas dépendre de la façon dont nous (les hommes) la regardons:
par exemple, la loi de Newon
dt
ne dépend pas du choix de l’origine des temps (seules les différences de temps interviennent)ne dépend que des vitesses relatives (invariance par cht de repère Galiléen)ne dépend pas du choix des axes de l’espace (invariance par rotation)
et bien sur il ne dépend pas de l’orientation des axes
x
y
z
ou
x
y
z
Alain Blondel
Symétrie de parité: la physique s’exprime aussi bien dans des axes droits que gauche
ou encore si on change x -x y -y z -zdonc
pp
mais le moment cinétique lui, ne change pas de signe.
Donc change de signe.
pqL
De la même façon si on change x x y -y z z (symétrie miroir)
Lp
.
Lp
. change de signe.
Alain Blondel
B
B
on étudie les désintégrations béta du 60Cobalt dans un champ magnétiqueémet un electron (et un neutrino) Le cobalt a une charge et un moment cinétique qui s’aligne sur le champ magbétique
Observation: (Wu 1956) les éléctrons sont émis de préférenceà l’opposé du champ magnetique!
dans la réaction beta, le moment cinétique de l’électron est anti-aligné sur sa quantité de mouvement, et cette préférence s’explique par la conservation du moment cinétique.
ep
S
ep
l’electron est « GAUCHER »
mais ceci viole evidemment le principe d’invariance par parité!
Alain Blondel
BS
ep
Bep
symétrie
favorisée = situation la plus fréquente
défavorisée! = situation la moins fréquente
La désintégration beta fait une différence entre la gauche et la droite!
Prix Nobel: Mme Wu ; Lee and Yang
Ceci nous permet de communiquer à un extra terrestre ce que sont la gauche et la droite.
Alain Blondel
BS
ep
Be
p
antimatière
favorisée = situation la plus fréquente
défavorisée! = situation la moins fréquente
La désintégration beta fait une différence entre la matière et l’antimatière(on observe ceci par ex. dans les désintégrations des muons)
supposons maintenant que nous changions à un monde d’anti-matière = seules les charges changent
matière
l’electron est ‘gaucher’, et le positon est ‘droitier’ !
en fait NON
Alain Blondel
BS
ep
Be
p
antimatière
favorisée = situation la plus fréquente
défavorisée! = situation la moins fréquente
La désintégration beta ne fait pas la différence entre matière et antimatière si on change la droite et la gauche en meme temps. symétrie C.P (on observe ceci par ex. dans les désintégrations des muons)quand on fait tourner le courant dans le sens trigonométrique la situation la plus probable est l’émission de l’electron vers le bas.
et on ne peut communiquer la gauche de la droite que si on suppose que l’extraterrestre est fait de matière comme nous!
supposons maintenant que nous faisions à nouveau une symétrie
anti-matière
symétrie
Alain Blondel
Il existe cependant un effet (assez petit) qui distingue matière et antimatière
la particule K0L (neutre et invariante par symétrie CP!)
se désintègre plus souvent en e+ que e-
300
00
102
eLeL
eLeL
eKeK
eKeK
ce qui représente une très faible violation de la symétrie entre matière et anti-matière!
« mon cher ami… vous faites un faisceau de K0L. la particule légère chargée
produite le plus souvent est de l’antimatière… »
Alain Blondel
1959 Ray Davis montrait expérimentalement que les (anti) neutrinos issus de réacteurs nucléaires n’intéragissent pas avec le
chlore pour produire de l’argon. reacteur : n p e- e ces ene font pas ceci: e + 37Cl 37Ar + e-
ce sont des anti-neutrinos
e
dans les réactions nucléaires ee
NNNNee est conservé.
il avaient été découverts ainsi: nepe
Alain Blondel
Lee and Yang
Propriétés des Neutrinos
1960
En 1960, Lee et Yang realisent que la raison pour laquelle la réaction
- e-
n’est jamais observée (limite actuelle 10-11) c’est qu’il y a deux types de neutrinos différents: et e
Alain Blondel
Deux Neutrinos
1962
Schwartz Lederman Steinberger
Ces neutrinos
ne produisent que des muons, pas d’électrons quand ils intéragissent avec la matière
Premier faisceau de neutrinos artificiels
W-
hadrons
N
Alain Blondel
Neutrinos au CERN Le ‘courant neutre’
La chambre à bulles GargamelleCERN
Découverte d’une nouvelle intéraction:
+ e + e
+ N + X (pas de muon, pas d’électron)
Jusque là les neutrinos n’apparaissaient qu’en compagnie d’un électron ou d’un muon!
Alain Blondel
e-
Ze-
1973 Gargamelle
Choc élastique d’un neutrino sur un électron dans le liquide.
Première apparition du boson Z
La naissance expérimentale du ‘Modèle Standard’
Alain Blondel
e
e
d
u
Famille 1
mc2=0.0005 GeV
mc2 <3 eV
mc2=0.005 GeV
mc2=0.003 GeV
<3 eV
étrange
charmé
Famille 2
0.106 GeV
0.200 GeV
1.5 GeV
beau
top
Famille 3
1,77 GeV
<3 eV
5 GeV
mc2=175 GeV
Le Modèle Standard: 3 familles de quarks Et leptons de spin ½ qui interagissent avec des bosons de spin 1 ( W&Z, gluons)
leptons chargés
leptons neutres= neutrinos
quarks
Alain Blondel
3 Quarks upcharge 2/3
3 Quarks downcharge -1/3
Electroncharge -1
Neutrino charge 0
Symétrie remarquable:
Chaque quark apparaît avec 3 couleurs ce qui fait que la somme des charges de chaque famille est:
-1 + 0 + 3 x ( 2/3 - 1/3) = 0
Ceci est une condition nécessairepour la stabilité de l’univers
Alain Blondel
1989 Le nombre de Neutrinoscollider experiments: LEP: e+ e- Z
•Bien que la théorie demande des familles avec Q=0, elle ne demande rien sur le nombre de familles.. Il pourrait en avoir des milliers. N est déterminé pas la fréquence de production des Z à LEP. Les désintégrations en neutrinos sont invisibles. Plus de désintégrations sont invisibles et moins sont visibles. La production de Z visibles décroit de 13% par famille de neutrinos supplémentaire.
in 2001(fin du LEP): N = 2.984 0.008
Alain Blondel
Mais quelle est la masse des neutrinos?
Rappels:
la masse d’un electron est mc2 = 0,5 MeVLa masse d’un proton est 2000 fois plus grande
La masse de 3 1026 electrons ou 6 1023 protons est un gramme
Combien faut il de neutrinos pour faire un gramme de neutrinos?
Cette question a un certain intérêt pour comprendre si les neutrinos peuvent être à l’origine de la masse manquante ou cachée de l’univers!
Alain Blondel
Prenons la désintégration beta ou l’électron a l’energie la plus basse possible:Tritium (un proton et deux neutrons) 3H 3H 3He e- e Emax = 18 KeVEmax dépend de la masse du neutrino
Alain Blondel
Alain Blondel
Histoire des étoiles -- phase IUne étoile de masse moyenne comme le soleil *brule* son hydrogène par le cycle suivant
p p
p
n
p
pe+
e
Ce cycle produit de l’énergie: 2.m(p) > m(D) + m(e+)les positons s’annihilent et les diverses particules ont de l’énergie cinétique qui finit par sortir du soleil sous forme de lumière au bout de plusieus milliers d’annéesCe cycle produit aussi beaucoup de neutrinos.
Deuterium
Alain Blondel
Neutrinos venus du cielRay Davis
depuis ~1968Nobel 2002!
La détection des neutrinos du soleil avec
600 tonnes d’eau de Javel
• le soleil est un réacteur nucléaire par fusion
Détecteur de la mine de Homestake dans le Dakota
une des réactions : pp pn e+ e
Détection: e + 37Cl 37Ar + e-
quelques atomes d’argon par jour!
Les neutrinos ont bien été observés ainsi ce qui démontre que le soleil fonctionne par réactions nucléaires!
Alain Blondel
Mais on en observe
trois fois moins qu’attendu!
Le ‘puzzle’ des neutrinos solaires depuis 1968!
solutions: 1) le soleil n’est pas ce qu’on croit.
Ou 2) les neutrinos oscillent
Alain Blondel
Définitions de neutrinos
Le neutrino electron est présent en association avec un electron (ex: des. beta)
Le neutrino muon est présent en association avec un muon (des. de pion)
Le neutrino tau est présent en association avec un tau (W)
Ces neutrinos de ‘saveur’ ne sont pas des états quantiques de masse bien définie (mélange des neutrinos) (ceci veut dire que l’opérateur de génération des masses de particules – qui nous est d’ailleurs complètement inconnu – n’est pas diagonal dans la base des interactions
faibles. Ses états propres sont des ‘mass-neutrinos’ )
Le mass-neutrino qui est le plus semblable à un neutrino electron est
Le mass-neutrino qui est entre les deux est
Le mass-neutrino qui est le plus dissemblable à un neutrino electron est
Alain Blondel
Mélange de neutrinos
Bruno Pontecorvo 1957
Alain Blondel
Oscillations de neutrinos (Mécanique Quantique leçon 5)
source propagation detection
L’ interaction faible Produit des neutrinos de ‘saveur’
Par ex. pion
¦¦¦¦¦(t)¦exp( i E1 t) ¦exp( i E2 t)
¦exp( i E3 t)
La détection se fait à nouveau par interaction faible
ouee
ou
P (e) = ¦ < e ¦ (t)¦2
Les états propres de masse (mass-neutrinos) se propagent
L
t = proper time L/E
Hamiltonien= E = sqrt( p2 + m2) = p + m2 / 2pPour une quantité de mvt donnée les états propres de la propagation dans le vide sont les États propres de masse!
Alain Blondel
Oscillation Probability
Hamiltonien= E = sqrt( p2 + m2) = p + m2 / 2pPour une quantité de mvt donnée les états propres de la propagation dans le vide sont les États propres de masse!
Alain Blondel
Oscillations de neutrinos
Après de longues années de recherche (depuis 1968! il est établi depuis 1998que les neutrinos changent de caractère en voyageant dans l'espace. première observation: neutrinos produits dans le soleil! (150 000 000 km)seconde observation: neutrinos produits dans l'atmosphère et traversant toute la terre (13000 km) observation récente 2003 (exp. K2K) avec des neutrinos d'un faisceau fait par l'homme. Observation d'un phénomène quantique sur des distances de centaines à millions de kilomètres!
Alain Blondel
Oscillations:1. Disparition du neutrino d’origine
A faible distance P=1
Ex. P ( ) = ¦ < ¦ (t)¦2
Premier minimum: 1.27 m2 L/E =
Pour E = 1 GeV et m2 = 3 10-3 eV2
L= 500 km.
Pour deux neutrinos et sin22=1
Alain Blondel
neutrinos solaires e
Soleil = réacteur à fusion nucléaireseuls e produits
Differents preocessus -> Spectre en energie
De nombreuses expériences on répété les mesures de Mr Davis. ...
Alain Blondel
Missing Solar Neutrinos
Donc:
Le modèle du soleil est faux NON
car certaines expérience sont sensibles à tout le flux qui est proportionnel à la luminosité du soleil – bien connue!
Les expériences sont toutes fausses NON
Ou: Les e se transforment OUI, seule explication
possible
Toutes les expériences voient un déficit de neutrinos solaires.
Alain Blondel
SNO detector
1000 ton of D20
12 m diam. 9456 PMTs
Aim: measuring non e neutrinos in a pure solar e beam
How? Three possible neutrino reaction in heavy water: only e
equally
e+
in-equally
e+0.1 (
Alain Blondel
Charged current events are depleted (reaction involving electron neutrinos)
Neutral current reaction agrees with Solar Model (flavour blind)
SSM is right, neutrinos oscillate!
Alain Blondel
Kamland 2002
Alain Blondel
KamLAND: disappearance of antineutrinos from reactor
(few MeV at ~100 km)
Alain Blondel
Kamland 2004
Alain Blondel
Kamland 2004
Alain Blondel
2005
2003
Solar oscillation parameters now at10-20% precision.
Alain Blondel
Atmospheric Neutrinos
Path length from ~20km to 12700 km
Alain Blondel
e disappearance experiment
Pth= 8.5 GWth, L = 1,1 km, M = 5t (300 mwe)
13 : Best current constraint: CHOOZ
World best constraint !
@m2atm=2 10-3 eV2
sin2(2θ13)<0.2
(90% C.L)
e x
R = 1.01 2.8%(stat)2.7%(syst)
M. Apollonio et. al., Eur.Phys.J. C27 (2003) 331-374
Alain Blondel
CONFIRMATION: les neutrinos atmosphériques.
Alain Blondel
Neutrinos Atmosphériques Distance entre production et détection de ~20km à 12700 km
Alain Blondel
Super-K detector
39.3 m
41.3 m
C Scientific American
Cerenkovà Eau
50000 tonnes d’eau ultra-pure
10000 Photo Multiplicateurs de 80 cm de diamètre à 10k$ pièce)
Koshiba (Nobel 2002)
Alain Blondel
Effet Cerenkov
particule
La vitesse de la lumière dans l’eau est c/n
ou n est l’indice de réfraction =1,4 pour l’eau.
Les particules de haute énergie E>>m vont à une vitesse quasiment egale à celle de la lumièreEt donc supérieure à celle des photons visibles dans l’eau.
Il s’en suit un effet semblable au Bang d’un avion supersonique: des photons sont émis dans un cone d’angle
cos n
Qui se projette en couronne sur les parois du détecteur.
Muons: peu de diffusion -> couronne netteElectrons: beaucoup de diffusion
-> couronne diffuse
Alain Blondel
Séparer et e
ee
Alain Blondel
Atmospheric : up-down asymmetry
e
Super-K results
up down
Alain Blondel
Atmospheric NeutrinosSuperKamiokande Atmospheric Result
Alain Blondel
Alain Blondel
http://alephwww.cern.ch/~bdl/lepc/lepc.ppt
53
Les neutrinos ont donc une masse (il faut une masse pour pouvoir se transformer en vol) C’est sans doute la découverte la plus fscinante des dix dernières années.
Ces masses sont TRES differentes de celles des autres particules!
Les masses des neutrinos semblent avoir leur origine Dans des processus de trés haute énergies trés proches du Big Bang
mc2
Alain Blondel
La vie d’une étoile II
vers la fin de sa vie, l’étoile a brulé tout son hydrogéne et devient une géante rouge.. Un effondrement gravitationel peut se produire après lequelprogressivement les noyaux de plus en plus lourds He, C,N,O, … jusqu’au fersont produits par réactions de fusion nucléaire.
si ce noyau de fer résiduel est assez massif il va s’éffondrer par capture des électrons
p+e- n + e
tous les electrons et tous les protons disparaissent, il ne reste plus que des neutrons… un état de la matière d’une densité égale à la densité nucléaire
ou même un trou noir!
ce processus violent et pratiquement instantané SUPERNOVA émet un très grand nombre de neutrinos!
Alain Blondel
En mars 1987, une étoile du nuage de Magellan donne lieu à une supernova. (SN1987A)
ce phénomène est observé dans un observatoire du Chili, mais 10 heurs avant que les téléscopes ne puissent observer le phénomène lumineux, les neutrinos avaient été détectés! (Kamiokande et IMB, Cherenkovs à eau)
Alain Blondel
tous les neutrinos (11 + 8) ont été émis en quelques secondes!
Alain Blondel
Alain Blondel
Alain Blondel
Les neutrinos du Big-bang…
Il est maintenant accepté que l’Univers a commencé par un Big Bang.
Comme pour une supernova, le Big Bang a produit énormément de neutrinos.
Les neutrinos permettent à un système de se refroidirplus ou moins rapidement (l’énergie s’échappe).La topologie de l’univers et ses irrégularités dpendent de la masse des neutrinos.
Alain Blondel
Formation of Structure
SmoothSmooth StructuredStructured
Structure forms byStructure forms by gravitational instabilitygravitational instability of primordialof primordial density fluctuationsdensity fluctuations
A fraction of hot dark matter A fraction of hot dark matter suppresses small-scale structuresuppresses small-scale structure
Alain Blondel
Alain Blondel
m eV m eV
m eV m eV
adding hotneutrino
darkmatter erasessmall
structure
Halzen
Alain Blondel
Recent Cosmological Limits on Neutrino MassesAuthorsAuthors mm/eV/eV
(limit 95%CL)(limit 95%CL)Data / PriorsData / Priors
Spergel et al. (WMAP) 2003Spergel et al. (WMAP) 2003[astro-ph/0302209] [astro-ph/0302209] 0.690.69 WMAP, CMB, 2dF, WMAP, CMB, 2dF, 88, HST, HST
Hannestad 2003Hannestad 2003[astro-ph/0303076][astro-ph/0303076] 1.011.01 WMAP, CMB, 2dF, HSTWMAP, CMB, 2dF, HST
Tegmark et al. 2003Tegmark et al. 2003[astro-ph/0310723][astro-ph/0310723] 1.81.8 WMAP, SDSSWMAP, SDSS
Barger et al. 2003Barger et al. 2003[hep-ph/0312065][hep-ph/0312065] 0.750.75 WMAP, CMB, 2dF, SDSS, HSTWMAP, CMB, 2dF, SDSS, HST
Crotty et al. 2004Crotty et al. 2004[hep-ph/0402049][hep-ph/0402049]
1.01.00.60.6
WMAP, CMB, 2dF, SDSSWMAP, CMB, 2dF, SDSS& HST, SN& HST, SN
Hannestad 2004Hannestad 2004[hep-ph/0409108][hep-ph/0409108] 0.650.65 WMAP, SDSS, SN Ia gold sample,WMAP, SDSS, SN Ia gold sample,
Ly-Ly- data from Keck sample data from Keck sample
Seljak et al. 2004Seljak et al. 2004[[astro-ph/0407372]astro-ph/0407372] 0.420.42 WMAP, SDSS, Bias,WMAP, SDSS, Bias,
Ly-Ly- data from SDSS sample data from SDSS sample
NB Since this is a large mass this implies that the largest neutrino mass is limit/3
Halzen
Alain Blondel
e
e
d
u
Famille 1
mc2=0.0005 GeV
mc2 ?=? <1 eV
mc2=0.005 GeV
mc2=0.003 GeV
<1 eV
s étrange
c charmé
Famille 2
0.106 GeV
0.200 GeV
1.5 GeV
b =beau
t top
Famille 3
1,77 GeV
<1 eV
5 GeV
mc2=175 GeV
Le Modèle Standard: 3 familles de quarks et leptons de spin ½ qui interagissent avec des bosons de spin 1 ( W&Z, gluons)
leptons chargés
leptons neutres= neutrinos
quarks
Alain Blondel
Vous et moi sommes faits d’ électrons et quarksLes électrons et les quarks sont élémentairespour autant que nous sachions, ils n’ont pas de structure.
Les électrons et quarks se conservent dans les réactions chimiques et physiques. Leur nombre n’a pas varié depuis10-9 secondes après le commencement de l’univers, et ils nous survivront longtemps après notre mort….
Rien ne se perd, rien ne se crée… ?
Conservation des nombres leptonique et baryonique
Alain Blondel
ENERGIE
Particule + anti-particule
Big Bang
UN MYSTERE…..
Il devrait y avoir autant de matière que d’anti-matière dans l’univers…
où est passée l’anti-matière?
Pour résoudre ce problème évident il faut (Sakharov)
1. Des conditions hors équilibre 2. Violation du nombre letponique ou baryonique (B-L est conservé) 3. Violation de la symétrie CP
Le Big Bang nous fournit (1) Il est possible que les neutrinos nous procurent (2) ET (3)L’effet est faible (baryons / photons ~ 10-9)
Alain Blondel
3 Quarks upcharge 2/3
3 Quarks downcharge -1/3
Electroncharge -1
Neutrino charge 0
Pour briser la symétrie matière-antimatière il faut par exemple pouvoir transformer de la matière en antimatière.
Pour les eletrons et les quarks c’est impossible a cause de la conservation de la charge electrique! e- e+
Pour les neutrinos c’est impossible si ils sontde masse nulle (des particules de masse nulle ne se transforment pas) De plus il est fort bien vérifié que l’interactionfaible ne produit que des neutrinos droits et des antineutrinos gauches. La conservation de la matière résulte ici de la conservation du moment angulaire.
Si les neutrinos ont une masse ce n’est plus le cas Des transitions neutrino-> antineutrino deviennent possibles … bien qu’extrêmement rares
Alain Blondel
VIOLATION des symétries T , CP pour les LEPTONS
L’asymétrie matière antimatière de l’Univers requiert violation de CP ou T
Celle des quarks (bien connue depuis 1964) ne suffit pas
Boris Kayser
e-R
e-L
e+R
e+L
L R
NL R
106
10-2
1014
mécanisme de balançoire
Alain Blondel
Pourrons nous observer la violation de C.P ou T par les neutrinos?
Alain Blondel
Consequences des oscillations à trois familles
I Quand les deux oscillations (longue et courte) ont la même intensité elles interfèrent. Le signe est différent pour Ceci entraine violaation de l’invariance CP ou T.
CP: P (↔ e) ≠ P (↔ e
T : P (↔ e) ≠ P (e ↔
Oscillation maximum 1.27 m2 L / E =/2
Atmospheriqu m 2= 2.5 10-3 eV 2 L = 500 km @ 1 GeVSolaire m2 = 7 10-5 eV2 L = 18000km @ 1 GeV
Oscillations de neutrinos de 250 MeV
P (↔ e)
Alain Blondel
SPLFrejusG
enev
e
Italy
130km
40kt400kt
CERN
SPL @ CERN2.2GeV, 50Hz, 2.3x1014p/pulse 4MWNow under R&D phase
Alain Blondel
BETA Beam
Une idée nouvelle de P. Zucchelli
produit 6He++, accelère et stocke (100 GeV/u)
Q=3.5078 MeV T/2 = 0.8067 s
anti-e pur à 600 MeV
ou: eFNe e
189
1810 e pur à 600 MeV
6He++ Li+++ e e
Alain Blondel
Beta Beam (P. Zucchelli)
PS
SPS
Decay
RingISOL
target
SPL
ACCUMULATORPSPS
SPS
Decay
RingISOL
target
SPL
ACCUMULATOR
M. Lindroos et al.
Alain Blondel
Combination of beta beam with low energy super beamUnique to CERN:
need few 100 GeV accelerator (PS + SPS will do!)experience in radioactive beams at ISOLDE
many unknowns: what is the duty factor that can be achieved? (needs < 10 -
3 )
combines CP and T violation tests
e (+) (T) e (+)
(CP)
e (-) (T) e (-)
Alain Blondel
-- Neutrino Factory (Geer, Palmer)CERN layout
e+ e
_
interacts
giving
oscillates e
interacts giving
WRONG SIGN MUON
1016p/s
1.2 1014 s =1.2 1021 yr
3 1020 eyr
3 1020 yr
0.9 1021 yr
Nouvelle technique d’accélerateur
Alain Blondel
LEP a vérifié le Modèle Standard des particules et mis en oeuvre un fantastique pouvoir prédictif.(1989-1994!)
Entretemps….les neutrinos, après avoir fourni au MS sa première pierre expérimentals (Courants Neutres, 1973) étaient en train d’ouvrir la porte surle monde au delà (masses et oscillations de neutrinos)
Ceci pourrait donner deux ingrédients essentiels pour comprendre comment,du Big Bang, l’univers a évolué vers notre monde fait de matière.
-- la non-conservation du nombre de leptons (et baryons)
-- la violation de l’invariance par renversement du temps pour les leptons
Obtenir une vérification expérimentale de ces idées théoriques va necessiterde nombreuses années d’expérimentation délicate et précise!
LE CERN commence à considérer serieusement un important programme neutrino après le LHC
Les 30 années passées…. et les 30 années futures
