Deux collaborations de recherche distinctes, FASER (Forward Search Experiment) et SND@LCH (Scattering and Neutrino Detector), ont réussi à observer pour la première fois des neutrinos dans le Grand collisionneur de hadrons (le fameux LHC) du CERN en Suisse. Ces découvertes pourraient ouvrir de nouvelles voies importantes pour la recherche en physique des particules expérimentale.
L'observation de neutrinos, des particules minuscules et neutres, a toujours été un défi pour les physiciens. Les neutrinos sont produits en abondance dans les collisionneurs de protons tels que le LHC, mais jusqu'à présent, ils n'avaient jamais été directement observés. La faible interaction des neutrinos avec d'autres particules rend leur détection très difficile. "Les collisionneurs de particules existent depuis plus de 50 ans et ont détecté toutes les particules connues sauf les neutrinos", a déclaré Jonathan Lee Feng, co-porte-parole de la collaboration FASER. "Chaque fois que des neutrinos ont été découverts à partir d'une nouvelle source, que ce soit un réacteur nucléaire, le soleil, la Terre ou des supernovae, nous avons appris quelque chose d'extrêmement important sur l'univers."
Les neutrinos détectés par Feng et le reste de la collaboration FASER ont l'énergie la plus élevée jamais enregistrée dans un environnement de laboratoire. "Ces neutrinos ont des flux élevés et des énergies élevées, ce qui les rend beaucoup plus susceptibles d'interagir, nous avons pu en détecter 153 avec un détecteur très petit et peu coûteux qui a été construit en très peu de temps", a expliqué Feng. "Cette découverte a montré que les expériences à haute énergie peuvent également étudier les neutrinos, réunissant ainsi les frontières de haute énergie et de haute intensité."
Impact des observations de neutrinos sur la recherche
Peu de temps après que FASER ait signalé la première observation de neutrinos de collisionneur, la collaboration SND@LHC a finalisé son analyse, avec huit événements supplémentaires au LHC impliquant des neutrinos. "L'observation de neutrinos de collisionneur ouvre la porte à de nouvelles mesures qui nous aideront à comprendre certaines des énigmes les plus fondamentales du Modèle standard de la physique des particules, comme pourquoi il y a trois générations de particules de matière (fermions) qui semblent être des copies exactes les unes des autres à tous égards sauf pour leur masse", a déclaré Cristovao Vilela, membre de la collaboration SND@LHC.
Les récentes études des collaborations FASER et SND@LHC contribuent de manière significative à la recherche en cours en physique des particules expérimentale et pourraient bientôt ouvrir la voie à d'autres percées dans le domaine. Maintenant que la présence de neutrinos au LHC a été confirmée, ces deux expériences continueront à collecter de nouvelles données, ce qui pourrait conduire à des observations plus significatives. "Nous allons faire fonctionner le détecteur FASER pendant de nombreuses années encore, et nous nous attendons à collecter au moins 10 fois plus de données", a ajouté Feng.
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