Les neutrinos : une source d'énérgie ?

[manu225]

Bonjour,

Après avoir regardé quelques conférences et lu plusieurs articles sur les neutrinos, il me vient quelques questionnements.
On sait qu'il existe des neutrinos très haute énergie (plusieurs péta électron-volts aux dernières nouvelles ?).
Si il est avéré un jour que le neutrino est bien une particule de Majorana (sa propre anti-particule), on pourrait imaginer se servir de ses neutrinos comme source d’énergie considérable j'imagine ?
Un des problèmes serait alors de pouvoir "capturer" ces neutrinos puisqu'ils n'interagissent que très faiblement avec la matière...
Y a-t-il des théories/hypothèses sur ce sujet ?
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[Deedee81]

Salut,

Un des problèmes serait alors de pouvoir "capturer" ces neutrinos puisqu'ils n'interagissent que très faiblement avec la matière...
Y a-t-il des théories/hypothèses sur ce sujet ?

Pas sur la possibilité de les "capturer" facilement.

Ce n'est pas tant les neutrinos de très haute énergie qui seraient intéressant que les neutrinos solaires. Ils emportent une grande quantité d'énergie (ils sont très nombreux).

Mais ils n'interagissent que par l'interaction faible... la bien nommée (ou la gravité.... encore plus faible).
Et aucune théorie même spéculative ne promet mieux.

[manu225]

Salut,



Pas sur la possibilité de les "capturer" facilement.

Ce n'est pas tant les neutrinos de très haute énergie qui seraient intéressant que les neutrinos solaires. Ils emportent une grande quantité d'énergie (ils sont très nombreux).

Mais ils n'interagissent que par l'interaction faible... la bien nommée (ou la gravité.... encore plus faible).
Et aucune théorie même spéculative ne promet mieux.

Salut DeeDee,

Si je comprends bien les neutrinos solaires ont moins d’énergie que les neutrinos hautes-énérgies mais sont plus nombreux ? Donc plus d’énergie au final ?

D'ac pas de théorie pour le moment, c'est noté. Si on pouvait les modifier pour qu'ils interagissent avec l'électromagnétisme ce serait bien

[XK150]

Salut ,

Comme vous l'avez dit au départ , la principale caractéristique des neutrinos est d'avoir une interaction infiniment faible avec la matière ou tout autre particule .
A partir de là , il n'y a AUCUNE possibilité d'avoir un quelconque transfert qui permettrait d'obtenir une source d'énergie à l'échelle humaine .

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Il y a effectivement beaucoup d'énergie au total dans les neutrinos solaires. A chaque seconde 65 milliards de neutrinos solaires (issus de la fusion thermonucléaire et emportant quelques pour cent de l'énergie, c'est notable) atteignent la Terre.... la plupart la traversent comme si de rien n'était.

A partir de là

Et surtout il n'y a aucun indice aussi faible soit-il, que ce soit expérimental ou théorique même dans les théories non validées (cordes, boucles,...) qui donnerait l'idée qu'on puisse modifier les neutrinos en quoi que ce soit ou améliorer la constante de couplage pour l'interaction.

A partir de là, impossible d'en dire plus, sauf à s'appeler madame Soleil (c'est elle qui envoie les neutrinos )

[manu225]

Salut ,

Comme vous l'avez dit au départ , la principale caractéristique des neutrinos est d'avoir une interaction infiniment faible avec la matière ou tout autre particule .
A partir de là , il n'y a AUCUNE possibilité d'avoir un quelconque transfert qui permettrait d'obtenir une source d'énergie à l'échelle humaine .

Salut,

Il y a effectivement beaucoup d'énergie au total dans les neutrinos solaires. A chaque seconde 65 milliards de neutrinos solaires (issus de la fusion thermonucléaire et emportant quelques pour cent de l'énergie, c'est notable) atteignent la Terre.... la plupart la traversent comme si de rien n'était.



Et surtout il n'y a aucun indice aussi faible soit-il, que ce soit expérimental ou théorique même dans les théories non validées (cordes, boucles,...) qui donnerait l'idée qu'on puisse modifier les neutrinos en quoi que ce soit ou améliorer la constante de couplage pour l'interaction.

A partir de là, impossible d'en dire plus, sauf à s'appeler madame Soleil (c'est elle qui envoie les neutrinos )

Bonjour,

Merci pour vos réponses.

Et du coup pour les neutrinos solaires : puisqu'il y en a énormément qui traversent la Terre comment se fait-il qu'on arrive pas à savoir si c'est une particule de Majorana ? Il doit y avoir énormément de collisions non ?

[Deedee81]

Et du coup pour les neutrinos solaires : puisqu'il y en a énormément qui traversent la Terre comment se fait-il qu'on arrive pas à savoir si c'est une particule de Majorana ? Il doit y avoir énormément de collisions non ?

Et non, très peu. Heureusement d'ailleurs. Le temps que tu lises les messages ci-dessus des milliards de neutrinos t'ont traversé (en particulier ceux du rayonnement neutrino fossile.... supposé du moins.... leur énergie est trop faible pour nos détecteurs). Et s'il y avait beaucoup de collisions..... gasp !!!!! Tu serais irradié.

Pour les détecter ont construit donc des détecteurs gigantesques : super Kamiokande, Ice Cube, etc.... Ce sont des cuves énormes placées dans des lieux où ils ne risquent pas d'être gênés pas les rayons cosmiques ou autre, avec des liquides ultra purs pour éviter la radioactivité naturelle, et tapissés de détecteurs de type effet Cerenkov.

Grâce à ça on détecte quelques dizaines de collisions...... par an !!!! (Les plus nombreuses viennent des neutrinos venant des réacteurs nucléaires humains !!!!)

C'est peu mais suffisant pour établir un certains nombre de choses et même faire un peu "d'astronomie neutrinos". Le truc le plus célèbre fut la détection des oscillations. On ne comprenait pas pourquoi les premiers grands détecteurs ne trouvaient qu'un tiers des neutrinos solaires. Il y avait plusieurs hypothèses : la physique thermonucléaire du Soleil était différente de ce qu'on pensait (peu probable, cette physique est bien connue et les modèles solaires marchent très bien), le neutrino réagissait moins qu'on ne pensait (peu probable aussi, on connaissait bien ses réactions grâce justement aux réacteurs nucléaires) et enfin, les neutrinos électroniques pouvaient éventuellement se transformer en neutrinos muoniques ou tauiques, et au bout d'une certaine distance du soleil on aurait un mélange des trois. Les premiers grands détecteurs ne détectant que les neutrinos électroniques => hop, on n'en a qu'un tiers. Notons que cela n'est possible que si les neutrinos ont une masse (infime et non connue, on a juste des bornes supérieures, mais non nulle).

Cela fut confirmé d'une part grâce aux réacteurs nucléaires (mesure tout près et mesure de ceux situés de l'autre coté de la planète, après 12000 km de voyage ils ont déjà commencé à osciller). Et d'autre part grâce à des détecteurs pouvant capter les autres sortes de neutrinos.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Probl%...rinos_solaires

Mais détecter si ce sont des neutrinos de majorana est une tout autre paire de manche. En effet, la plupart des interactions sont insensibles au fait que ce soient des neutrinos ou des antineutrinos. La plupart des détecteurs détectent juste une diffusion neutrino + électron => électron éjecté + rayonnement de freinage (Cerenkov) qui marche aussi bien avec les neutrinos que les antineutrinos.

C'est TRES difficile de faire la différence. Pour ça il faut une interaction nucléaire, pas juste une diffusion.

Un moyen est la double désintégration bêta.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Double...tion_b%C3%AAta

Malheureusement pas très fréquente. Mais si le neutrino est de Majorana alors on pourrait de temps à autre avoir une désintégration sans neutrino.
Oui, mais en plus d'être peu fréquent, les neutrinos sont très difficile à détecter.
Il faut donc accumuler des quantités astronomiques de données (pour détecter rarement des neutrinos et leur absence rare de désintégrations rares, c'est du rare au cube ) et jusqu'ici on n'a pas encore pu trancher. Voir :
https://en.wikipedia.org/wiki/Double...ay#Experiments

Donc il faudra encore patienter. C'est comme la mesure des angles de mélange (oscillations) et des masses. Fort importantes pour trancher les théories candidates allant au-delà du Modèle Standard. Trèèèèèèès difficile. Ce neutrino a beaucoup à nous apprendre mais c'est un vrai fantôme Et quant on voit la précision phénoménale des mesures (bien révélée par la saga Opéra où une simple mauvaise soudure de fibre optique et un autre petit soucis avait provoqué un émoi international : "les neutrinos violent-ils la relativité ?" )

[manu225]

Et non, très peu. Heureusement d'ailleurs. Le temps que tu lises les messages ci-dessus des milliards de neutrinos t'ont traversé (en particulier ceux du rayonnement neutrino fossile.... supposé du moins.... leur énergie est trop faible pour nos détecteurs). Et s'il y avait beaucoup de collisions..... gasp !!!!! Tu serais irradié.

Pour les détecter ont construit donc des détecteurs gigantesques : super Kamiokande, Ice Cube, etc.... Ce sont des cuves énormes placées dans des lieux où ils ne risquent pas d'être gênés pas les rayons cosmiques ou autre, avec des liquides ultra purs pour éviter la radioactivité naturelle, et tapissés de détecteurs de type effet Cerenkov.

Grâce à ça on détecte quelques dizaines de collisions...... par an !!!! (Les plus nombreuses viennent des neutrinos venant des réacteurs nucléaires humains !!!!)

C'est peu mais suffisant pour établir un certains nombre de choses et même faire un peu "d'astronomie neutrinos". Le truc le plus célèbre fut la détection des oscillations. On ne comprenait pas pourquoi les premiers grands détecteurs ne trouvaient qu'un tiers des neutrinos solaires. Il y avait plusieurs hypothèses : la physique thermonucléaire du Soleil était différente de ce qu'on pensait (peu probable, cette physique est bien connue et les modèles solaires marchent très bien), le neutrino réagissait moins qu'on ne pensait (peu probable aussi, on connaissait bien ses réactions grâce justement aux réacteurs nucléaires) et enfin, les neutrinos électroniques pouvaient éventuellement se transformer en neutrinos muoniques ou tauiques, et au bout d'une certaine distance du soleil on aurait un mélange des trois. Les premiers grands détecteurs ne détectant que les neutrinos électroniques => hop, on n'en a qu'un tiers. Notons que cela n'est possible que si les neutrinos ont une masse (infime et non connue, on a juste des bornes supérieures, mais non nulle).

Cela fut confirmé d'une part grâce aux réacteurs nucléaires (mesure tout près et mesure de ceux situés de l'autre coté de la planète, après 12000 km de voyage ils ont déjà commencé à osciller). Et d'autre part grâce à des détecteurs pouvant capter les autres sortes de neutrinos.

https://fr.wikipedia.org/wiki/Probl%...rinos_solaires

Mais détecter si ce sont des neutrinos de majorana est une tout autre paire de manche. En effet, la plupart des interactions sont insensibles au fait que ce soient des neutrinos ou des antineutrinos. La plupart des détecteurs détectent juste une diffusion neutrino + électron => électron éjecté + rayonnement de freinage (Cerenkov) qui marche aussi bien avec les neutrinos que les antineutrinos.

C'est TRES difficile de faire la différence. Pour ça il faut une interaction nucléaire, pas juste une diffusion.

Un moyen est la double désintégration bêta.
https://fr.wikipedia.org/wiki/Double...tion_b%C3%AAta

Malheureusement pas très fréquente. Mais si le neutrino est de Majorana alors on pourrait de temps à autre avoir une désintégration sans neutrino.
Oui, mais en plus d'être peu fréquent, les neutrinos sont très difficile à détecter.
Il faut donc accumuler des quantités astronomiques de données (pour détecter rarement des neutrinos et leur absence rare de désintégrations rares, c'est du rare au cube ) et jusqu'ici on n'a pas encore pu trancher. Voir :
https://en.wikipedia.org/wiki/Double...ay#Experiments

Donc il faudra encore patienter. C'est comme la mesure des angles de mélange (oscillations) et des masses. Fort importantes pour trancher les théories candidates allant au-delà du Modèle Standard. Trèèèèèèès difficile. Ce neutrino a beaucoup à nous apprendre mais c'est un vrai fantôme Et quant on voit la précision phénoménale des mesures (bien révélée par la saga Opéra où une simple mauvaise soudure de fibre optique et un autre petit soucis avait provoqué un émoi international : "les neutrinos violent-ils la relativité ?" )

J'ai à peu près compris les moyens de détection dans les différentes conférences et articles sur lesquels je suis tombé.

Mais je voulais parler de collision neutrino/neutrino et non neutrino/matière. Puisqu'il y en a énormément les collisions me semblaient inévitables et fréquentes, mais d'après ce que tu dis c'est pas le cas (les neutrinos vont-ils en ligne droite et en se touchant rarement ? )

[XK150]

Les plus nombreuses viennent des neutrinos venant des réacteurs nucléaires humains !!!!

Cela dépend quand même où l'on se place .

L'avantage des réacteurs , c'est d'être une source ponctuelle , émettant en 4 Pi , bien localisée .

Dans l'expérience " Double Chooz " , à 400 m des 2 réacteurs à pleine puissance , les débits neutrino solaire et réacteurs sont égaux ( je pense que mes calculs sont corrects ).

[Deedee81]

Dans l'expérience " Double Chooz " , à 400 m des 2 réacteurs à pleine puissance , les débits neutrino solaire et réacteurs sont égaux ( je pense que mes calculs sont corrects ).

D'accord, merci pour cette précision très utile.

Mais je voulais parler de collision neutrino/neutrino et non neutrino/matière. Puisqu'il y en a énormément les collisions me semblaient inévitables et fréquentes, mais d'après ce que tu dis c'est pas le cas (les neutrinos vont-ils en ligne droite et en se touchant rarement ? )

Pour des machins quantiques comme les particules, ma foi, le fait qu'ils aillent en ligne droit n'a pas trop d'importance (enfin, si, un peu quand même, mieux vaut qu'ils se croisent, c'est quand même plus facile comme ça ).

Mais il reste que la section efficace de collision électron - neutrino est minuscule et la section efficace de collision neutrino - neutrino...... infinitésimale. Malgré cela on a pu le détecter : https://fr.wikipedia.org/wiki/Intera...urants_neutres
Un vrai tour de force qui ne s'est pas fait avec des neutrinos solaires mais des neutrinos issus du nucléaire ou dans certaines expériences à très haute énergie avec les grands accélérateurs.

Mais même cela, tintin pour Majorana, la diffusion neutrino - neutrino donne le même résultat que neutrino - antineutrino..... à l'annihilation près qui a une probabilité encore plus faible et de trèèèèèèès loin. Aucune chance de détecter ça.

[manu225]

D'accord, merci pour cette précision très utile.



Pour des machins quantiques comme les particules, ma foi, le fait qu'ils aillent en ligne droit n'a pas trop d'importance (enfin, si, un peu quand même, mieux vaut qu'ils se croisent, c'est quand même plus facile comme ça ).

Mais il reste que la section efficace de collision électron - neutrino est minuscule et la section efficace de collision neutrino - neutrino...... infinitésimale. Malgré cela on a pu le détecter : https://fr.wikipedia.org/wiki/Intera...urants_neutres
Un vrai tour de force qui ne s'est pas fait avec des neutrinos solaires mais des neutrinos issus du nucléaire ou dans certaines expériences à très haute énergie avec les grands accélérateurs.

Ok merci pour ces précisions.

Mais même cela, tintin pour Majorana, la diffusion neutrino - neutrino donne le même résultat que neutrino - antineutrino..... à l'annihilation près qui a une probabilité encore plus faible et de trèèèèèèès loin. Aucune chance de détecter ça.

Hum je comprends pas comment il est possible de différencier un neutrino d'un anti-neutrino pour le coup. Puisque on sait pas si le neutrino est sa propre anti-particule : quelle différence entre un neutrino et un anti-neutrino ?

[coussin]

Eh bien si une réaction produit un neutrino, la même réaction avec de l'antimatière produit un antineutrino...

[Deedee81]

Hum je comprends pas comment il est possible de différencier un neutrino d'un anti-neutrino pour le coup. Puisque on sait pas si le neutrino est sa propre anti-particule : quelle différence entre un neutrino et un anti-neutrino ?

Par la désintégration beta :
neutron => proton + électron + antineutrino
et bêta plus :
proton => neutron + positron + neutrino

Quelques rares isotopes peuvent avoir deux désintégrations bêta en même temps.
2 neutron => 2 proton + 2 électron + 2 antineutrino
Mais si le neutrino est sa propre antiparticule (Majorana) alors il y a une probabilité faible d'avoir :
2 neutron => 2 proton + 2 électron + .... rien d'autre

Le soucis c'est que ces doubles désintégrations ne sont pas fréquentes (même dans ces isotopes), que le deuxième cas serait extrêmement rare.... et qu'en plus ces foutus neutrinos sont difficiles à détecter (ce qu'on peut faire c'est dire : bon, j'ai observé N désintégrations, je peux détecter une petite fraction x de neutrinos, soit x*N, mais j'en observe un petit peu moins donc de temps en temps il n'y a pas de neutrinos émis. Mais il faut un volume de données considérable pour avoir suffisamment de précision pour dire ça).

A noter que le truc idéal serait un bêta plus inverse.
en transformant un neutron en proton avec un antineutrino. Alors on saurait qu'il est de majorana.
Mais outre les interactions terriblement faibles des neutrinos..... la transition inverse est une transition 3 particules => 1 et pas juste une interaction entre 2 particules.
Dans un univers hyper dense à ses débuts, ça devait beaucoup se produire. Mais en laboratoire on peut se brosser, aucune chance...... hélas.

Eh bien si une réaction produit un neutrino, la même réaction avec de l'antimatière produit un antineutrino...

Le problème est : comment savoir si ce qui est émit est un neutrino ou un antineutrino. C'est là le blème.

[Deedee81]

Anecdote. Le neutrino interagit tellement peu (ce qui était évident dès le départ) que Pauli, qui avait invoqué l'existence de cette particule pour expliquer le spectre continu (incompatible avec les lois de conservation sans le neutrino) de la désintégration bêta, avait dit "j'ai fait quelque chose de terrible, j'ai inventé une particule qu'on ne peut pas détecter"
(mais il n'a pas fallu très longtemps pour le détecter. Fantomatique mais pas métaphysique la cht'tite particule )

[manu225]

Par la désintégration beta :
neutron => proton + électron + antineutrino
et bêta plus :
proton => neutron + positron + neutrino

Quelques rares isotopes peuvent avoir deux désintégrations bêta en même temps.
2 neutron => 2 proton + 2 électron + 2 antineutrino
Mais si le neutrino est sa propre antiparticule (Majorana) alors il y a une probabilité faible d'avoir :
2 neutron => 2 proton + 2 électron + .... rien d'autre

Le soucis c'est que ces doubles désintégrations ne sont pas fréquentes (même dans ces isotopes), que le deuxième cas serait extrêmement rare.... et qu'en plus ces foutus neutrinos sont difficiles à détecter (ce qu'on peut faire c'est dire : bon, j'ai observé N désintégrations, je peux détecter une petite fraction x de neutrinos, soit x*N, mais j'en observe un petit peu moins donc de temps en temps il n'y a pas de neutrinos émis. Mais il faut un volume de données considérable pour avoir suffisamment de précision pour dire ça).

A noter que le truc idéal serait un bêta plus inverse.
en transformant un neutron en proton avec un antineutrino. Alors on saurait qu'il est de majorana.
Mais outre les interactions terriblement faibles des neutrinos..... la transition inverse est une transition 3 particules => 1 et pas juste une interaction entre 2 particules.
Dans un univers hyper dense à ses débuts, ça devait beaucoup se produire. Mais en laboratoire on peut se brosser, aucune chance...... hélas.

D'ac merci pour ces précisions

Le problème est : comment savoir si ce qui est émit est un neutrino ou un antineutrino. C'est là le blème.

C'était le sens de ma question : neutrino / anti-neutrino c'est peut être la même chose donc comment les reconnaître ?
Et d'ailleurs si il s'avère que le neutrino n'est pas sa propre anti-particule, quelle(s) propriété(s) serai(en)t différente(s) entre un neutrino et un anti-neutrino (la charge leptonique ?).

Anecdote. Le neutrino interagit tellement peu (ce qui était évident dès le départ) que Pauli, qui avait invoqué l'existence de cette particule pour expliquer le spectre continu (incompatible avec les lois de conservation sans le neutrino) de la désintégration bêta, avait dit "j'ai fait quelque chose de terrible, j'ai inventé une particule qu'on ne peut pas détecter"
(mais il n'a pas fallu très longtemps pour le détecter. Fantomatique mais pas métaphysique la cht'tite particule )

J'aime les anecdotes du genre
Surtout quand quelque chose est formulé depuis de nombreuses années (voir plusieurs dizaine d'années) et que c'est prouvé par la suite. C'est balèze

[Deedee81]

Salut,

Et d'ailleurs si il s'avère que le neutrino n'est pas sa propre anti-particule, quelle(s) propriété(s) serai(en)t différente(s) entre un neutrino et un anti-neutrino (la charge leptonique ?).

Là tu me poses une colle (*) Je n'ai jamais assez creusé la théorie Dirac v.s. Majorana pour pouvoir le dire comme ça. Comme je fais une série youtube sur les particules, c'est certain que je creuserai cette question..... mais il faudra beaucoup de patience car ce n'est pas vulgarisé en j'en suis seulement aux corrections radiatives (les "frémissements" de la renormalisation, ce soir je termine l'effet Lamb) et ça fait déjà presque trois cent vidéos et je dois encore voir toute la renormalisation, les méthodes fonctionnelles, les états liés, les symétries de jauge.... et là seulement Higgs et le neutrinos vont pointer leur nez.
EDIT et j'oubliais que j'ai prévu aussi dans cette liste les interactions électromagnétique des hadrons


A moins qu'un spécialiste passe par ici.

(*) enfin, si, il y a une différence : l'hélicité. Mais cela ne suffit pas pour dire particule v.s. antiparticule car il faut en effet une charge pour les distinguer.

[manu225]

Salut,



Là tu me poses une colle (*) Je n'ai jamais assez creusé la théorie Dirac v.s. Majorana pour pouvoir le dire comme ça. Comme je fais une série youtube sur les particules, c'est certain que je creuserai cette question..... mais il faudra beaucoup de patience car ce n'est pas vulgarisé en j'en suis seulement aux corrections radiatives (les "frémissements" de la renormalisation, ce soir je termine l'effet Lamb) et ça fait déjà presque trois cent vidéos et je dois encore voir toute la renormalisation, les méthodes fonctionnelles, les états liés, les symétries de jauge.... et là seulement Higgs et le neutrinos vont pointer leur nez.
EDIT et j'oubliais que j'ai prévu aussi dans cette liste les interactions électromagnétique des hadrons


A moins qu'un spécialiste passe par ici.

(*) enfin, si, il y a une différence : l'hélicité. Mais cela ne suffit pas pour dire particule v.s. antiparticule car il faut en effet une charge pour les distinguer.

Hello,

Ca devient un peu trop pointu pour moi
Bonne recherche pour ta chaine Youtube (tu pourras me l'envoyer en MP, ça peut être intéressant ? )

[Deedee81]

Bonne recherche pour ta chaine Youtube (tu pourras me l'envoyer en MP, ça peut être intéressant ? )

Je note sinon d'ici là j'aurai oublié

A+