Physique des particules

Physique des neutrinos

Simulez l'oscillation de saveur des neutrinos de la source au détecteur. Mesurez la probabilité de conversion $\nu_\mu \to \nu_e$ en fonction de la distance L et de l'énergie E, en vérifiant $P \approx \sin^2(2\theta)\sin^2(1.27\,\Delta m^2 L/E)$ .

Recherche

Matériel

Scène 3D de la source de neutrinos au détecteur
Curseurs de distance L et d'énergie E
Affichage illustratif de la probabilité P(νμ→νe)

Protocole

Observer l'oscillation selon la distance
E fixe, déplacez « Distance L » et regardez le faisceau changer de « couleur de saveur » en route vers le détecteur. Lisez P(νμ→νe) : la probabilité oscille périodiquement en L — signature de deux états de masse accumulant des phases différentes $\Delta m^2 L/(2E)$ .
Modifier l'énergie
À L fixe, balayez « Énergie E » : la probabilité oscille en $1/E$ — la longueur d'oscillation $L_{osc} \propto E/\Delta m^2$ . Notez les positions des maxima/minima de P selon E et comparez à $P \approx \sin^2(2\theta)\sin^2(1.27\,\Delta m^2 L/E)$ (L en km, E en GeV, $\Delta m^2$ en eV²).
Réinitialiser la phase et vérifier le maximum
Cliquez « Réinitialiser la phase » puis choisissez L tel que $1.27\,\Delta m^2 L/E = \pi/2$ — la probabilité de conversion atteint son maximum $\sin^2(2\theta)$ . Comparez deux réglages (petit L, grand E) et (grand L, petit E) de même rapport L/E : les oscillations coïncident — seul le rapport $L/E$ fixe la phase.

Simulation

Histoire de l’expérience

Le neutrino fut proposé par Wolfgang Pauli en 1930 pour sauver la conservation de l'énergie dans la désintégration β ; Pauli lui-même le jugeait indétectable — pourtant Reines et Cowan capturèrent des antineutrinos en 1956 avec une cuve d'eau près d'un réacteur. Bruno Pontecorvo (1957–68) proposa que les neutrinos oscillent entre saveurs s'ils portent des masses différentes. Le « déficit de neutrinos solaires » enregistré par Raymond Davis à Homestake (dès 1968) — seul ~1/3 du flux de νₑ prédit fut vu — fut résolu quand Super-Kamiokande (Koshiba, 1998) observa l'oscillation des neutrinos atmosphériques et que SNO (McDonald, 2001–02) prouva la conversion νₑ → νμ/ντ. Le Nobel 2015 revint à Kajita et McDonald. L'oscillation prouve que les neutrinos ont une masse — première fissure du Modèle standard.

Physiciens associés

Paul Dirac Richard Feynman Wolfgang Pauli Frederick Reines Raymond Davis Jr.Masatoshi Koshiba Arthur Bruce McDonald

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