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Masse des neutrinos : première injection de tritium dans Katrin


​L'expérience internationale Katrin vient de démarrer à Karlsruhe (Allemagne). Elle va accumuler des spectres de désintégration du tritium afin de déterminer la masse du neutrinos. L'Irfu a apporté diverses contributions, de l'analyse de données aux tests complets d'aimants supraconducteurs. Premiers résultats attendus en 2020.

Publié le 9 novembre 2018

Depuis qu'ils ont découvert les métamorphoses (ou oscillations) du neutrino en 1998, les physiciens savent que les neutrinos ont une masse, même si celle-ci est extrêmement faible. Ils ignorent cependant toujours sa valeur mais ils obtiennent des majorants de cette masse grâce à des mesures indirectes en cosmologie.

La collaboration Katrin (Karlsruhe tritium neutrino), quant à elle, mesurera directement la masse des neutrinos en observant pendant plusieurs années les désintégrations bêta de l'isotope radioactif de l'hydrogène (tritium). Celui-ci se désintègre en libérant un électron et un neutrino. Dans des cas extrêmement rares, l'électron emporte la quasi-totalité de l'énergie disponible et le neutrino, la seule « énergie de masse » au repos. Le défi consiste à rechercher, dans ces spectres d'énergie électronique exceptionnels, cette infime part manquante, si celle-ci est supérieure à 0,2 eV, soit près de 10-37 kg !

En mai 2018, un gaz de tritium moléculaire de haute pureté a été injecté pour la première fois dans l'expérience. Une centaine de millions d'électrons « canalisés » par de puissants aimants supraconducteurs a déjà été enregistrée dans le détecteur à silicium situé en aval du très grand spectromètre électrostatique, conformément au cahier des charges. L'étalonnage de l'expérience est en cours et la première campagne de mesures pourra commencer dès 2019.

L'Irfu contribue à plusieurs développements parmi lesquels une chaîne de simulation et d'analyse des spectres électroniques, incluant pour la première fois un traitement complet des erreurs systématiques, une électronique de lecture des données pour les versions futures du détecteur et les tests complets des aimants supraconducteurs (dipôles).

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