Quarante ans de courants neutres

Il y a 40 ans, des physiciens travaillant auprès de la chambre à bulles Gargamelle au CERN présentèrent les premiers indices directs de l’existence du courant neutre faible ; les résultats ont conduit par la suite à la découverte des bosons W et Z, vecteurs de la force faible, et à celle du boson de Higgs, annoncée l’année dernière.

Gargamelle était une chambre à bulles conçue au CERN pour détecter les neutrinos. Elle mesurait 4,8 mètres de longueur et 2 mètres de diamètre, pesait 1 000 tonnes et contenait environ 12 m3 de liquide dense, le fréon (CF3Br).

Le 19 juillet 1973, lors d’un séminaire tenu au CERN, Paul Musset, membre de la collaboration Gargamelle, présenta les premiers indices directs de l’existence d’un courant neutre faible, qui exige la présence d’une particule neutre comme vecteur de la force faible. Ce processus avait été prédit indépendamment par Sheldon Glashow, Abdus Salam et Steven Weinberg, au milieu des années 1960. La particule en question, appelée boson Z, et les courants neutres faibles associés avaient été prédits par la théorie électrofaible, selon laquelle la force faible et la force électromagnétique sont des versions différentes de la même force.

Pour arriver à cette découverte, il a fallu rechercher deux types d’événements : l’interaction d’un neutrino avec un électron dans le liquide ou la diffusion du neutrino par un hadron (un proton ou un neutron). Dans le deuxième cas, la signature d’un événement de courant neutre était représentée par un vertex isolé duquel s’échappaient uniquement des hadrons. Au mois de juillet 1973, les chercheurs confirmèrent pas moins de 166 événements hadroniques et un événement électronique. Dans les deux cas, le neutrino incident, bien sûr invisible, interagit, puis continue son chemin, à nouveau invisible.

La découverte des courants neutres faibles a marqué une étape importante vers l’unification de la force électromagnétique et de la force faible en force électrofaible.

En 1983, les expériences UA1 et UA2 menées au CERN confirmèrent l’existence des bosons W et Z, prédits auparavant par la théorie des courants neutres.

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