KATRIN
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KATRIN (Karlsruhe Tritium Neutrino) est un appareil d'expérimentation visant à mesurer la masse du neutrino avec une précision sub-eV en examinant le spectre des électrons émis par la radioactivité β du tritium. Depuis 2006, l'appareil est en construction à Karlsruhe en Allemagne. Sa mise en fonctionnement est prévue pour 2009. Le noyau de l'appareil est un spectromètre de 200 tonnes, qui a été construit par la firme MAN DWE GmbH à Deggendorf et a été transporté par bateau à Karlsruhe sur un trajet long de 8600 km à travers la mer Noire, la mer Méditerranée, l'océan Atlantique et le Rhin.
[modifier] Le procédé
La radioactivité bêta du tritium est la moins énergétique des radioactivités de ce type. Les électrons et neutrinos émis partagent seulement 18,6 keV d'énergie entre eux. KATRIN est conçu pour produire un spectre très précis du nombre d'électrons émis avec de l'énergie très proche du tritium (à quelques eV près), ce qui correspond à des neutrinos de très basse énergie. Si le neutrino est une particule sans masse, il n'y a pas de frontière minimale à l'énergie que le neutrino peut porter, le spectre d'énergie de l'électron devrait aller jusqu'à la limite de 18,6 keV. Par ailleurs, si le neutrino a de la masse, alors il doit transporter au moins le niveau d'énergie équivalent à sa masse tel que calculé avec E=mc², et le spectre de l'électron devrait tomber à la limite du total d'énergie et avoir une forme différente.
Dans la plupart des cas de radioactivité de type bêta, l'électron et le neutrino porte à peu près les mêmes quantités d'énergie. Les cas intéressants KATRIN, dans lesquels l'électron porte presque toute l'énergie et le neutrino pratiquement rien, sont très rares, arrivant une fois sur un trillion. Afin de filtrer les cas habituels afin que le détecteur ne soit pas saturé, les électrons doivent passer à travers un potentiel électrique qui arrête tous les électrons en dessous d'un certain seuil, qui est fixé à quelques eV sous la limite totale d'énergie. Seuls les électrons qui ont assez d'énergie pour passer ce seuil sont comptés.
[modifier] Intérêts
La masse précise du neutrino est importante non seulement en physique des particules, mais aussi en cosmologie, parce qu'il permet de déterminer si la matière noire chaude (voir Matière noire) peut être des neutrinos. L'observation de l'oscillation de neutrinos est une preuve en faveur des neutrinos, mais ne donne qu'un lien faible, qui dépend de savoir si le neutrino est sa propre antiparticule ou pas, c'est-à-dire de savoir si le neutrino a une équation de Majorana ou une équation de Dirac.
Avec la possibilité d'observer une double désintégration béta d'anti-neutrino, KATRIN est l'une des expérimentations du neutrino qui serait le plus capable d'apporter des résultats significatifs dans le domaine dans un futur proche.
