La science et l’avenir

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céréales

Par

Fabrice Nicott

25112020 à 17:00

Les participants

L’expérience internationale Borexino vient d’annoncer la première observation de neutrinos du cycle du carbone, de l’azote et de l’oxygène, qui est l’un des mécanismes de production d’énergie du soleil.

L’expérience Borexino, basée en Italie, nous permet d’en savoir plus sur les mécanismes de production d’énergie au cœur du Soleil

Mon corps, nous saurons maintenant un peu mieux comment le soleil brille L’expérience Borexino vient de s’achever au Laboratoire National du Gran Sasso en Italie (INFN, Instituto Nazionale di Fisica Nucleare), la collaboration internationale vient d’annoncer officiellement dans Nature la découverte de neutrinos émis lors du cycle du carbone, de l’azote et de l’oxygène (CNO) Cette série de réactions ne produit que 1% de l’énergie émise par le soleil et le reste provient d’une série d’interactions entre les protons, mais leur observation était nécessaire pour vérifier les mécanismes qui décrivent le fonctionnement interne du soleil. D’autant que ce cycle deviendra majoritaire dans les étoiles de 13 masses solaires

La théorie du cycle CNO a été développée en 1938 par le physicien allemand Richard von Weizsäcker, en particulier l’américain Hans Bethe (prix Nobel de physique en 1967) au cours de ce cycle qui comprend plusieurs réactions impliquant l’azote et l’oxygène, où le carbone agit comme un catalyseur, et il fusionne Quatre protons sont dans le noyau d’hélium et de l’énergie est libérée. Les neutrinos sont également produits et expédiés dans l’espace, ce qui en fait les seuls «témoins» de ces réactions qui se produisent au cœur de notre étoile

Cependant, ces neutrinos sont très difficiles à remarquer («minuscules neutrinos» en italien) car ils ont une très petite masse comme tous les neutrinos. De plus, ceux émis pendant ce cycle n’ont qu’une faible énergie donc leur détection nécessite d’éliminer les bruits parasites qui Pour masquer la faible apparence des neutrinos C’est pourquoi l’expérience a été conçue sous la forme d’un oignon géant, couches successives isolant le détecteur lui-même. Le groupe a été installé sous un kilomètre de roches au Gran Sasso, dans les Abruzzes (Italie), et est opérationnel depuis 2007

Ce diagramme du cycle CNO publié par le site du prix Nobel est extrait d’une publication de Scientific American Une série de réactions impliquant l’oxygène (O), l’azote (N) et le carbone (C) permettent à 4 protons de se combiner pour former un noyau d’hélium Ce phénomène s’accompagne de l’émission de neutrinos

Le noyau du détecteur est une boule en nylon d’un diamètre de 85 mètres, et rempli de 280 tonnes de flash d’un liquide (un hydrocarbure proche de l’essence), lui-même immergé dans une plus grosse boule remplie de 2400 tonnes d’eau pure.La plupart des neutrinos traversent la Terre sans interagir avec aucun de ses atomes, mais de temps en temps, l’un de ces neutrinos entre en collision avec un électron Dans le mélange La collision déplace ce qu’on appelle un électron «rebond». Ce mouvement s’accompagne d’une émission de photons captés par 2212 capteurs optiques répartis dans la grande sphère

Le nombre de photons détectés et l’heure à laquelle ils sont arrivés peuvent être remontés à l’énergie de rebond des électrons, et enfin à l’interaction avec les neutrinos, mais ce type de rencontre est rare. Malgré le passage de 60 milliards de neutrinos par seconde sur une surface d’un centimètre carré, les auteurs de l’étude estiment que seulement quelques dizaines de Des éclats se produisent quotidiennement, pour 100 tonnes de liquide clignotant Une autre difficulté est qu’elle peut être confondue avec celle résultant de la désintégration radioactive du bismuth 210 qui consiste en une bille de nylon entourant le coeur du réactif.

La principale réalisation de l’expérience a donc été d’affaiblir l’effet du bismuth en ralentissant sa diffusion dans le liquide clignotant. Pour cela, il a fallu éviter tout transfert de chaleur à l’intérieur du liquide, en enveloppant le détecteur d’un couvercle chauffant afin de contrôler totalement l’échange thermique puis les chercheurs ont attendu environ cinq ans Avant que les neutrinos solaires eux-mêmes ne se détachent enfin du bruit du bismuth

En plus de confirmer l’existence du cycle CNO, ces neutrinos fournissent également une mesure directe de la métallicité du soleil, c’est-à-dire de la quantité d’éléments plus lourds que l’hydrogène et l’hélium pour le moment, les modèles ne s’accordent pas sur la valeur de cette métallicité L’expérience de Borexino est censée se terminer dans les prochains mois, mais non Les neutrinos ont encore beaucoup à enseigner

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Actualités – FR – En découvrant les neutrinos solaires, l’expérience Borexino révèle les mécanismes de notre étoile

Source: https://www.sciencesetavenir.fr/fondamental/particules/en-detectant-les-neutrinos-solaires-l-experience-borexino-devoile-les-mecanismes-de-notre-etoile_149510

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