vitesse des neutrinos.

[kaderben]

Bonjour,

J'ai navigué sur internet et rien sur la vitesse des neutrinos depuis l'expérience de l'OPERA.

Quelle est la vitesse des neutrinos par rapport à celle de la lumière ?
Merci d'avance.
-----

[coussin]

Ils sont tellement légers qu'ils se déplacent à la vitesse de la lumière, aux incertitudes expérimentales près.
Dit autrement, je ne pense pas qu'il y ait une expérience ( à part OPERA ) qui ait réussi à mesurer la vitesse des neutrinos avec une précision suffisante pour détecter une différence avec la vitesse de la lumière.

[Deedee81]

Salut,

Même les mesures avec la supernovae 1987A n'a pas permis de trancher (on compare le temps d'arrivée des neutrinos et de la lumière, sachant que les premiers partent plus tôt que la lumière car pour la lumière ça doit être suffisamment transparent). Pourtant avec une distance de 15000 années lumière une différence de vitesse a largement le temps de "s'amplifier".

Mais non, arrivée sur Terre compatible avec une vitesse égale à c, à nouveau aux incertitudes près, et compatible avec la borne supérieure de la masse des neutrinos (leur masse et leur énergie permet de calculer leur vitesse, mais là aussi on n'a qu'une borne supérieure, malheureusement). Borne supérieur 1.1 eV (expérience KATRIN plus récent que OPERA) .... c'est infime. Et ça explique bien des difficultés.

[kaderben]

Aux incertitudes expérimentales près, v > C ou v <= C ou bien on ne peut pas trancher pour l'instant ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Aux incertitudes expérimentales près, v > C ou v <= C ou bien on ne peut pas trancher pour l'instant ?

On ne peut pas trancher. Mais v > c ce serait quand même ennuyant

[pm42]

Et on n'a aucune raison de supposer v > c. Cette incohérence dans les résultats d'OPERA a été parfaitement expliquée.

[Deedee81]

Et on n'a aucune raison de supposer v > c. Cette incohérence dans les résultats d'OPERA a été parfaitement expliquée.

Merci de ce rappel.

En fait on aurait plutôt de bonnes raisons pour dire l'inverse (la RR étant vérifiée avec énormément de précision et la borne supérieure pour la masse des photons beauuuuuucoup plus petite que pour les neutrinos).

[kaderben]

et la borne supérieure pour la masse des photons beauuuuuucoup plus petite que pour les neutrinos).

Encore un problème pour la physique:
On dit que la masse d'un photon est nulle donc E=mC²=0*C²=0 et ça ce n'est pas possible d'après mon ancien prof de physique en terminale.
Alors la masse d'un photon est beauuuuuucoup plus petite ou nulle ou on n'en sait rien ?

[pm42]

C'est une question classique basée sur l'utilisation d'une formule incomplète. Celle exacte est : E² = m²c⁴ + p²c².


Tu peux lire ça : https://fr.wikipedia.org/wiki/E%3Dmc...ation_générale qui traite ensuite des particules de masse nulle justement.

[curiossss]

On pense que les neutrinos sont légers parce qu'on a beaucoup de mal à les détecter (et comme le neutrino est ce qui sert à expliquer la masse manquante dans les réaction nucléaires, on part de la masse manquante donc de l'énergie cinétique, et vu qu'on pense qu'ils sont tellement petits qu'ils traversent toute la Terre avec une probabilité infime d'interférer avec un atome, alors leur masse est aussi très petite donc leur vitesse très élevée car Energie cinétique = m v^2)

Donc pour une masse de neutrino tendant vers zéro sa vitesse tend vers c. (je ne vois même pas comment on peut supposer qu'elle puisse être supérieure à c)

Ensuite on compte les neutrinos détectés, et ceux ayant théoriquement traversé l'appareil de mesure. Là on additionne ce qu'on pense être émis par le soleil, avec ceux émis par la haute atmosphère terrestre... mais ce qui me gêne c'est qu'on ne sait pas s'il y a un processus de désintégration des neutrinos entre le soleil et nous (donc on en recevrait beaucoup moins...) ? Si c'est le cas alors ça changerait tout au niveau du calcul de leur masse et de leur vitesse...
Et calculer la demie vie de désintégration spontanée d'un neutrino... bon courage !

Note : pour ceux qui rétorqueraient qu'un neutrino est une particule élémentaire non composée d'autres particules élémentaires et ne pourrait donc pas se désintégrer, regardez le cas du muon par exemple, il est aussi une particule élémentaire et il se désintègre...

[kaderben]

Pm42, j'ai utilisé le lien et voici ce que penses les scientifiques:

Démontrer expérimentalement qu'une particule a une masse strictement nulle est impossible, mais on peut en revanche lui fixer au moins une limite supérieure.

Je trouve que c'est clair.

[La Limule]

Il y trois "générations" de neutrinos et il y a trois masses possible:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Matrice_PMNS
"Dans les réactions faisant intervenir les neutrinos, ceux-ci sont produits dans un état de saveur bien défini (neutrino-électron, par exemple). Comme cet état se décompose comme une superposition d'états propres du Hamiltonien, de masses différentes, il n'est pas stationnaire mais évoluera au cours du temps pour donner lieu au phénomène d'oscillation de neutrinos."

[Gilgamesh]

Salut,

Même les mesures avec la supernovae 1987A n'a pas permis de trancher (on compare le temps d'arrivée des neutrinos et de la lumière, sachant que les premiers partent plus tôt que la lumière car pour la lumière ça doit être suffisamment transparent). Pourtant avec une distance de 15000 années lumière une différence de vitesse a largement le temps de "s'amplifier".

Manque un zéro

[Deedee81]

alut,

Manque un zéro

Ah oui merci, c'est dans le nuage de Magellan, ça pouvait pas être "aussi près" (façon de parler). Un 0 a été emporté par un neutrino

[curiossss]

Il y trois "générations" de neutrinos et il y a trois masses possible:
https://fr.wikipedia.org/wiki/Matrice_PMNS
"Dans les réactions faisant intervenir les neutrinos, ceux-ci sont produits dans un état de saveur bien défini (neutrino-électron, par exemple). Comme cet état se décompose comme une superposition d'états propres du Hamiltonien, de masses différentes, il n'est pas stationnaire mais évoluera au cours du temps pour donner lieu au phénomène d'oscillation de neutrinos."

Lors des rares détections de neutrinos a-t-on réussi à déterminer leurs masses et correspond-elle à la masse manquante dans les réactions nucléaires ? (car c'est ainsi qu'on a inventé les neutrinos : pour expliquer cette masse manquante)

[Deedee81]

Salut,

Lors des rares détections de neutrinos a-t-on réussi à déterminer leurs masses

Seulement une borne supérieure... mais ça se précise petit à petit.
Voir le tableau récapitulatif ici : https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutrino

et correspond-elle à la masse manquante dans les réactions nucléaires ? (car c'est ainsi qu'on a inventé les neutrinos : pour expliquer cette masse manquante)

Il n'y a pas de masse manquante dans la réaction bêta mais une énergie manquante (cela implique un spectre continu, ce qui fut en effet noté par Pauli, au lieu d'un spectre discret pour l'énergie des électrons).

Et l'énergie du neutrino est bien supérieure à sa masse (plutôt à mc²). Sinon cela aurait été bien plus facile de déterminer leur masse.
Regarde le lien ci-dessus : le neutrino électronique, masse inférieure à 0.086 eV (/ c²). Et regarde : https://fr.wikipedia.org/wiki/Radioactivit%C3%A9_%CE%B2
Sur le graphique on voit le fameux spectre continu dont je parlais mais aussi que l'énergie du neutrino est typiquement le double de l'énergie cinétique de l'électron.
Et cette énergie tourne autour de 1 MeV (https://laradioactivite.com/le-phenomene/spectre_beta)

Donc l'énergie du neutrino est typiquement dix millions de fois plus grande que son énergie propre mc². Cela implique aussi que les neutrinos vont tous à quasiment la vitesse de la lumière (dans le vide) c. A un pouillème près. Même lors du voyage de puis une supernovae à 150000 années-lumière les neutrinos n'arrivent pas en retard (sur la lumière). L'écart est trop faible.

Et donc les méthodes pour mesurer la masse du neutrino doivent passer par d'autres méthodes utilisant l'électrodynamique quantique, les oscillations des neutrinos, les grands accélérateurs de particules :
https://fr.wikipedia.org/wiki/KATRIN

Et donc, et bien, c'est comme essayer d'observer une puce sur un chien à 1000 km de distance C'est difficile

[physeb2]

Bonjour tout le monde,

je viens ajouter un peu de cosmologie dans tout ça, sinon c'est pas drôle !

La question initiale sur la vitesse des neutrinos n'est pas une bonne question. Du fait que les neutrinos oscillent entre les différentes saveurs leptonique (electronique, muonique et taunique) nous apprend directement qu'au moins 2 des 3 familles de neutrinos ont une masse, et que celles si sont différentes.

La vitesse des neutrinos dépend donc de leur énergie (sauf dans le cas de la famille sans masse si elle existe, mais c'est pas vraiment envisagé). Par exemple, si nous parlons de la vitesse des neutrinos primordiaux (produits au moment de la leptogenesis primordiale) ils sont d'abord ultra-relativistes, donc une vitesse proche de c, puis deviennent non-relativistes a un moment donné dans l'histoire de l'Univers (quand on le saura seulement avec la mesure précise de leur masse) et donc deviennent "lent". Une vitesse très inférieure a c, et participeraient alors a la formation des grandes structures de l'Univers.

envoyé par Karderben :

Encore un problème pour la physique:
On dit que la masse d'un photon est nulle donc E=mC²=0*C²=0 et ça ce n'est pas possible d'après mon ancien prof de physique en terminale.

Ton prof de physique est certainement un problème pour la physique, je confirme

Pour ceux que ça intéresse, les restrictions les plus précises sur les de masses des neutrinos sont données par KATRIN (comme mentionné par Deedee dans le message précédent) et la somme des masses des 3 familles de neutrinos par la formaion des structures en cosmologie.

[physeb2]

Precision pour être plus correcte:

Quand je parle de la vitesse pour les neutrinos primordiaux, je me réfère a leur vitesse moyenne. Ils étaient équilibre thermique avec la matière dans les 2 premières secondes apres l'inflation. Ils suivent donc une distribution de Fermi-Dirac. A une température donnée, il possible d'évaluer la distribution de parobabilité des vitesses (du moins des moments, donc avec connaissance de la masse, les vitesses) des neutrinos.

[stefjm]

https://fr.wikipedia.org/wiki/Fond_c...e_de_neutrinos

[curiossss]

@Deedee message #16 : Oui on est d'accord j'aurais dû formuler la question comme ceci :
L'énergie des neutrinos détectés correspond-elle à l'énergie manquante (j'entends souvent dire masse manquante, mais ça revient au même) dans les réactions nucléaires ?

[Deedee81]

Salut,

je viens ajouter un peu de cosmologie dans tout ça, sinon c'est pas drôle !

@
L'énergie des neutrinos détectés correspond-elle à l'énergie manquante (j'entends souvent dire masse manquante, mais ça revient au même) dans les réactions nucléaires ?

En fait il y a les deux et histoire de bien f.... le bord... je vais même en donner trois (histoires de bien confusionner les gens ) :
- l'énergie manquante dans la désintégration bêta
- le défaut de masse (plutôt que masse manquante) : la variation (totale) de la masse du noyau dans les différents processus nucléaires (radioactivité alpha, bêta, gamma ou autre, fission, fusion). Ici c'est le fait que les énergies sont si énormes que le E/c² a une conséquence mesurable sur la masse (en principe la chimie donne aussi un défaut de masse mais là les variations sont si faibles que je ne suis pas sûr qu'on ait jamais pu le mesurer). Défaut de masse très différent de l'énergie "manquante" car il n'y a pas que les neutrinos qui emportent l'énergie nucléaire (heureusement, sinon les réacteurs nucléaires ne produiraient pas grand chose )
- la masse manquante : ancien nom de la matière noire

Concernant la question : oui elle correspond bien. Et d'ailleurs on le sait depuis longtemps puisque ce fut postulé en 1930 par Pauli et confirmé dès les premiers (ou presque) réacteurs nucléaires en 1956, la quantité d'énergie emportée étant en accord ainsi que le nombre de neutrinos (là il a fallu une confirmation ultérieure, je ne sais pas de quand elle date, car on n'arrive à en capturer que fort peu et il a fallu confirmer que la section efficace de capture mesurée correspondait à la théorie : et là c'est la théorie de l'interaction faible qui a été modélisée très tôt par Fermi mais les véritables résultats théoriques sûr sont venu avec la théorie électrofaible en 1979).

Mieux encore : quand on a découvert qu'il manquait les deux tiers des neutrinos solaires on a soupçonné trois causes :
- un défaut de théorie pour les réactions nucléaires : faut dire que là c'est de la fusion et dans des conditions extrêmes et difficiles à observer (difficile d'aller prélever de la matière dans le coeur du Soleil )
- un défaut de théorie pour les interactions des neutrinos (qui ferait qu'on en capte moins)
- une très légère masse des neutrinos autorisant leur oscillation. Et comme Kamiokande ne captait que les neutrinos électroniques, on n'en aurait qu'un tiers.

L'expérience a suivi : tant avec des détecteurs mesurant aussi les autres saveurs du neutrino, qu'avec des neutrinos de réacteurs nucléaires mesurées à distance (c'est facile, ils traversent la planète, on peut faire la mesure jusqu'à 12000 km, suffisant pour les oscillations). Et on connait l'histoire : les oscillations ont été confirmées. Cela confirmait du même coup notre compréhension de la physique nucléaire au coeur du Soleil et le calcul de l'énergie emportée par les neutrinos.

Note qu'il y a encore des mystères pour le neutrino. Les angles de mélanges (oscillations) et les masses (on n'a que des bornes supérieurs) sont encore imprécis. Et pourquoi est-il comme ça ? (pas d'oscillation pour les autres particules, aucune (sauf si elle est trop faible pour être mesurable)) Pourquoi une masse aussi faible ? Et le neutrino stérile ? Et pourquoi la violation C et P ? Et il est sa propre antiparticule ou pas ? (on ne le sait toujours pas !!!!). C'est la particule la plus mal comprise !!!!!

Et comme c'est devenu l'habitude désagréable depuis quelque temps avec les particules, on n'a que des résultats négatifs (bon, c'est déjà ça, c'est mieux que rien), par exemple :
https://www.pourlascience.fr/sd/phys...ires-24717.php
où on voit la précision obtenue : mesure des oscillations juste à la sortie du réacteur (vu la distance, les neutrinos n'ont pratiquement pas oscillé jusqu'au détecteur)

[XK150]

Maintenant , pour les gens des réacteurs qui sont capables de donner l' intensité d'émission en neutrinos d'un coeur de réacteurs à mieux que 7% près , chapeau ! En clair , je n'y crois pas .

C'était déjà la même différence dans les manips Double Chooz , et on est en train de faire marche arrière :

" ce sont non pas les expériences détectant les neutrinos mais les données nucléaires utilisées pour la prédiction des désintégrations qui seraient biaisées. " source ILL .

https://www.ill.eu/fr/news-press-eve...utrino-sterile

Bref , cette affaire n'est pas près d'être résolue ...

[Deedee81]

Maintenant , pour les gens des réacteurs qui sont capables de donner l' intensité d'émission en neutrinos d'un coeur de réacteurs à mieux que 7% près , chapeau ! En clair , je n'y crois pas .

Dans l'article que j'ai cité ils disaient justement que c'était fort difficile à estimer.

Et donc non en effet. Y a encore du travail (tant mieux )

EDIT ah j'aurais dû regarder d'abord ton lien C'est en effet la même expérience, bon, au moins ils sont sur la même longueur d'onde
Au moins l'article est non payant, c'est plus facile, merci
EDITbis et je ne donnais pas le lien pour indiquer l'absence de neutrinos stériles (qui n'est pas vraiment le sujet) mais pour donner une expérience récente et un résultat négatif

[curiossss]

Je ne me suis pas vraiment penché sur la questions des neutrinos, tellement ça bouge encore.

Par contre une question me taraude : j'ai lu que pour expliquer un déficit de neutrinos on a imaginé un 4ème type de neutrinos : le neutrino stérile.
Ca fait un peu désordre de sortir une nouvelle particule du chapeau chaque fois que l'expérience ne cadre pas avec la théorie : pour le profane on a l'impression qu'on fonctionne à coups de rustines.

Lorsqu'une particule manque à l'appel il faudrait peut-être aussi considérer l'hypothèse qu'elle se soit désintégrée. Or je ne le lis nulle part (mais je n'ai lu qu'une toute petite part de la littérature sur les neutrinos).
On pourrait rétorquer que seulement les particules composites peuvent se désintégrer : c'est faux, le muon est considéré comme une particule élémentaire c'est à dire sans aucune structure interne mesurable donc non composée d'autres particules.
Pourtant il se désintègre. Pourquoi n'en serait-il pas de même pour le(s) neutrino(s) ?
Je pense à ça car si c'est le cas ça expliquerait pourquoi on a tellement de mal à les détecter (on ne peut pas détecter ce qui n'existe plus). Et si c'est le cas ils pourraient avoir une masse plus importante.

Pour déterminer s'il y en a qui disparaissent en route on compte le taux moyen de détections à des distances différentes et si c'est pas le même...
Alors quand j'entends parler d'un déficit de 6% :

"en 2011, « nous avons repris les mesures d’électrons et la méthode qui permet de déduire le flux d’antineutrinos », relate David Lhuillier, physicien au CEA et membre de l’équipe Stereo. Après correction et réanalyse des données existantes, les chercheurs ont constaté que 6 % des antineutrinos manquaient à l’appel dans toutes les mesures directes de ces antiparticules effectuées en sortie des réacteurs"

... alors je repense automatiquement à mon hypothèse des neutrinos qui se désintègrent.
A priori c'est pas idiot mais vous allez peut-être me démontrer que ça tient pas la route et j'attends cela avec gourmandise

[Deedee81]

Salut,

Par contre une question me taraude : j'ai lu que pour expliquer un déficit de neutrinos on a imaginé un 4ème type de neutrinos : le neutrino stérile.

Ce n'est pas la motivation qui est indiquée dans wikipedia : https://fr.wikipedia.org/wiki/Neutri...ile#Motivation

Il me semble que c'est l'inverse, on espérait prouver le neutrino stérile à travers ce déficit.

Ca fait un peu désordre de sortir une nouvelle particule du chapeau chaque fois que l'expérience ne cadre pas avec la théorie : pour le profane on a l'impression qu'on fonctionne à coups de rustines.

Tant que toutes les rustines sont spéculatives et non intégrées au Modèle Standard il n'y a pas de mal, surtout qu'il y a aussi souvent beaucoup d'autres solutions proposées à telle ou telle situation.
C'est juste que les nouvelles particules ça fait les choux gras de la vulgarisation et le reste n'est que peu diffusé auprès des profanes.
C'est sur les journalistes qu'il faut frapper (<= ATTENTION ceci n'est pas une invitation à la violence )

Lorsqu'une particule manque à l'appel il faudrait peut-être aussi considérer l'hypothèse qu'elle se soit désintégrée. Or je ne le lis nulle part (mais je n'ai lu qu'une toute petite part de la littérature sur les neutrinos).

Pour le neutrino c'est impossible qu'il soit instable sauf plusieurs violations graves de grandeurs conservées. Ce serait une idée pire que le mal.

Pour le 6% relit la remarque de Xk150. Pour observer un déficit.... il faut savoir combien ont été émis. Et avec les réacteurs c'est extrêmement difficile à calculer (entre le combustible et la composition de ce qui reste, c'est loin d'être un bazard propre un réacteur et les chaînes de fission - radioactivité et donc tous les éléments restants y compris leurs proportions isotopiques sont essentiels pour calculer ça. Et mesurer ce qui se retrouve dans un truc aussi "sale" et ultra radioactif, y compris les différents isotopes, ... galère .... et tu peux pas attendre que la radioactivité baisse : ça change la composition !!!!!!).