Une nouvelle collaboration de recherche entre une l’Université du Texas et le Laboratoire national du Pacifique Nord-Ouest (PNNL) a été lancée grâce à une subvention de 540 000 dollars accordée par le Département de l’Énergie des États-Unis. Cette initiative vise à valider une nouvelle méthode de refroidissement atomique nécessaire pour la prochaine génération de recherche sur la masse des neutrinos.
Les neutrinos : des particules omniprésentes
Les neutrinos sont les particules de masse les plus abondantes de l’univers. Ils sont produits chaque fois que les noyaux atomiques se rassemblent (comme dans le cas des étoiles comme le soleil) ou se désintègrent (comme dans les réacteurs nucléaires). Même des objets du quotidien comme les bananes émettent des neutrinos en raison de la radioactivité naturelle du potassium dans le fruit.
Les scientifiques estiment que l’étude des neutrinos peut nous aider à comprendre comment l’univers en est venu à contenir de la matière plutôt que du vide et comment les lois de la physique se comportent à la plus petite échelle.
Une nouvelle approche pour étudier les neutrinos
En plus d’avoir une masse minime, les neutrinos interagissent également très faiblement, ce qui rend difficile leur détection précise pour une étude appropriée. Pour ce projet, les chercheurs développeront de nouvelles méthodes de création de faisceaux atomiques lents et froids qui peuvent être piégés et utilisés comme sources pour des mesures précises de la masse des neutrinos.
Cette approche innovante utilisera du lithium partiellement refroidi et du tritium accommodé qui serviront d’entrée aux systèmes de spectroscopie d’émission de radiation cyclotronique qui font partie de la collaboration Project 8.
Project 8 est une collaboration à long terme d’experts internationaux étudiant la masse des neutrinos avec le soutien du Département de l’Énergie des États-Unis, de la National Science Foundation, du cluster d’excellence PRISMA+ de l’Université de Mainz en Allemagne et de nombreuses universités.
« La valeur absolue inconnue de la masse du neutrino est l’une des lacunes les plus flagrantes dans notre compréhension de la physique des particules », a indiqué le professeur agrégé de physique Benjamin Jones. « Ce projet initiera une nouvelle collaboration passionnante entre les capacités de recherche émergentes de l’UTA et le Département de l’Énergie alors que nous travaillons ensemble pour tester de nouvelles approches de refroidissement atomique nécessaires pour permettre la prochaine génération de recherche sur la masse des neutrinos. »
Les chercheurs travaillent ensemble sur des recherches à l’interface de la physique atomique, moléculaire, optique et nucléaire depuis 2016. Depuis lors, leur principal objectif a été le marquage d’ions de baryum uniques dans le gaz de xénon à haute pression, une technique pour permettre de futures recherches sans bruit de fond sur la double désintégration bêta sans neutrinos.
« Ces projets sont caractéristiques de notre approche unique au sein du Centre UTA pour les technologies de détection avancées », a ajouté Benjamin Jones. « En utilisant des techniques à la pointe de diverses disciplines, nous pouvons développer de nouvelles technologies qui s’attaquent à des problèmes scientifiques difficiles de manière nouvelle et innovante. La nouvelle technologie de faisceau ralenti et refroidi magnétiquement peut également avoir d’autres applications, y compris la magnétométrie de précision et les recherches à basse température pour la matière noire. »
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En synthèse
La recherche sur les neutrinos, ces particules omniprésentes mais insaisissables, est sur le point de franchir une nouvelle étape grâce à une collaboration entre l’Université du Texas à Arlington et le Pacific Northwest National Laboratory. Soutenue par une subvention du Département de l’Énergie des États-Unis, cette initiative vise à développer une nouvelle méthode de refroidissement atomique pour faciliter l’étude de la masse des neutrinos. Les résultats de cette recherche pourraient non seulement combler les lacunes de notre compréhension de la physique des particules, mais aussi ouvrir la voie à de nouvelles technologies et applications.
Pour une meilleure compréhension
1. Qu’est-ce qu’un neutrino ?
Un neutrino est une particule élémentaire de très faible masse et interagissant très faiblement avec la matière. Ils sont produits lors de processus nucléaires tels que la fusion dans les étoiles ou la fission dans les réacteurs nucléaires.
2. Pourquoi étudier les neutrinos ?
Les neutrinos peuvent nous aider à comprendre comment l’univers en est venu à contenir de la matière plutôt que du vide et comment les lois de la physique se comportent à la plus petite échelle.
3. Qu’est-ce que le Project 8 ?
Le Project 8 est une collaboration internationale à long terme d’experts étudiant la masse des neutrinos avec le soutien de diverses institutions, dont le Département de l’Énergie des États-Unis et la National Science Foundation.
4. Quelle est la nouvelle approche de recherche sur la masse des neutrinos ?
La nouvelle approche consiste à développer des méthodes de création de faisceaux atomiques lents et froids qui peuvent être piégés et utilisés comme sources pour des mesures précises de la masse des neutrinos.
5. Quelles sont les applications potentielles de cette recherche ?
Les résultats de cette recherche pourraient non seulement combler les lacunes de notre compréhension de la physique des particules, mais aussi ouvrir la voie à de nouvelles technologies et applications, telles que la magnétométrie de précision et les recherches à basse température pour la matière noire.
Principaux enseignements
| Enseignement |
|---|
| Une subvention de 540 000 dollars a été accordée par le Département de l’Énergie des États-Unis. |
| La collaboration de recherche est entre l’Université du Texas à Arlington et le Pacific Northwest National Laboratory. |
| L’objectif est de valider une nouvelle méthode de refroidissement atomique pour la recherche sur la masse des neutrinos. |
| Les neutrinos sont les particules de masse les plus abondantes de l’univers. |
| L’étude des neutrinos peut aider à comprendre l’origine de la matière dans l’univers et le comportement des lois de la physique à petite échelle. |
| La nouvelle approche utilisera du lithium partiellement refroidi et du tritium accommodé. |
| Le Project 8 est une collaboration internationale à long terme étudiant la masse des neutrinos. |
| L’équipe de Jones travaille sur des recherches à l’interface de la physique atomique, moléculaire, optique et nucléaire depuis 2016. |
| Leur principal objectif a été le marquage d’ions de baryum uniques dans le gaz de xénon à haute pression. |
| La nouvelle technologie de faisceau ralenti et refroidi magnétiquement peut avoir d’autres applications, comme la magnétométrie de précision et les recherches à basse température pour la matière noire. |
Références
Légende illustration principale : Le ministère américain de l’énergie a accordé au professeur agrégé de physique Benjamin Jones une subvention de 540 000 dollars pour lancer un nouveau partenariat de recherche collaborative entre l’université du Texas à Arlington et le Pacific Northwest National Laboratory à Richland, dans l’État de Washington.
Source : https://www.uta.edu/
