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24 mars 2023
Le détecteur de particules FASER, situé au plus profond du grand collisionneur de hadrons du CERN et construit en grande partie à partir de pièces de rechange provenant d’autres expériences.CERN
Une équipe internationale de scientifiques a détecté pour la première fois des neutrinos créés par un collisionneur de particules.
La découverte, annoncée le 19 mars par la Forward Search Experiment, ou plus phasique collaboration : lors de la 57e conférence des Rencontres de Moriond Electroweak and Unified Theories en Italie, promet d’approfondir la compréhension des scientifiques sur la nature des neutrinos, qui sont la particule la plus abondante dans le cosmos. Le détecteur de FASER a collecté les neutrinos générés par le Large Hadron Collider, qui est basé au CERN, le Conseil européen pour la recherche nucléaire, à Genève, en Suisse.
Les travaux promettent de faire la lumière sur la nature des neutrinos proches et lointains. Il pourrait déverrouiller des informations sur les neutrinos cosmiques voyageant sur de grandes distances et entrant en collision avec la Terre, offrant une fenêtre sur des parties éloignées du cosmos. De plus, les neutrinos ont joué un rôle critique dans le développement de la modèle standard de la physique des particules : le cadre scientifique actuel pour les particules fondamentales et les forces dans l’univers. L’étude des neutrinos provenant de différentes sources pourrait aider les scientifiques à comprendre si le modèle a besoin d’ajustements ou plus.
“C’est un nouveau territoire”, a déclaré le scientifique FASER Shih Chieh Hsu, professeur agrégé de physique à l’Université de Washington. “L’observation directe des neutrinos provenant du Grand collisionneur de hadrons a révélé une nouvelle voie pour étudier les mystères profonds du modèle standard.”
Hsu était un membre fondateur de la collaboration FASER, qui a été lancée par le physicien des particules Jonathan Feng de l’Université de Californie à Irvine. L’équipe comprend désormais des chercheurs de 24 institutions partenaires. Les scientifiques de FASER ont conçu, construit et exploité un détecteur de particules installé sur le site du LHC.
“Nous avons découvert des neutrinos provenant d’une source complètement nouvelle, à partir de collisionneurs de particules, où vous avez deux faisceaux de particules qui se heurtent à une énergie extrêmement élevée pour former des neutrinos”, a déclaré Feng.
Depuis leur découverte en 1956, la plupart des neutrinos étudiés par les physiciens sont des neutrinos de basse énergie. Mais les neutrinos détectés par FASER sont l’énergie la plus élevée jamais produite en laboratoire et sont similaires aux neutrinos trouvés lorsque des particules de l’espace lointain déclenchent des pluies de particules spectaculaires dans notre atmosphère.
“Ils peuvent nous parler de l’espace lointain que nous ne pouvons pas apprendre autrement”, a déclaré Jamie Boyd, co-porte-parole du FASER, physicien des particules au CERN. “Ces neutrinos de très haute énergie au LHC sont importants pour comprendre des observations vraiment passionnantes en astrophysique des particules.”
“Il s’agit d’une étape historique pour les expériences sur les neutrinos et comblera le fossé entre les études sur les neutrinos provenant d’autres sources, y compris les réacteurs et les événements cosmiques”, a déclaré Ke Li, chercheur à l’UW, membre de l’équipe FASER. “À l’avenir, FASER disposera du plus grand ensemble de données pour les neutrinos tau, qui sont les particules les moins comprises du modèle standard.”
Li a dirigé les efforts pour intégrer le logiciel de suivi utilisé dans le détecteur FASER et a aidé à mettre en place le premier ensemble de données générées par l’expérience. Parmi les autres scientifiques de l’UW impliqués dans la détection des neutrinos du FASER figurent le doctorant en physique Ali Garabaglu et l’étudiant de premier cycle David Lai. La participation de l’UW à la collaboration FASER est financée par la National Science Foundation, la Simons Foundation et la Heising-Simons Foundation.
FASER lui-même est unique parmi les expériences de détection de particules. Comparé à d’autres détecteurs du CERN tels qu’ATLAS, haut de plusieurs étages et pesant des milliers de tonnes, le FASER ne pèse qu’une tonne et s’intègre parfaitement dans un petit tunnel latéral du CERN. Il n’a fallu que quelques années pour concevoir et construire, en utilisant des pièces de rechange d’autres expériences.
Au-delà des neutrinos, l’un des autres objectifs principaux de FASER est d’aider à identifier les particules qui composent la matière noire, qui, selon les physiciens, comprend la majeure partie de la matière dans l’univers, mais qui n’a jamais été directement observée auparavant.
Le FASER n’a pas encore trouvé de signaux de matière noire, mais le LHC étant sur le point de commencer une nouvelle série de collisions de particules dans quelques mois, le détecteur est prêt à les enregistrer, s’ils apparaissent.
Pour plus d’informations, contactez Hsu au [email protected].
Adapté par un communiqué de presse de l’Université de Californie à Irvine.
Tag(s): Collège des arts et des sciences • Département de physique • physique • Shih-Chieh Hsu
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