Super-Kamiokande : il faut changer les tubes !

En 1998, le détecteur de neutrinos solaires Super-Kamiokande au Japon (entré en service en 1996) fournissait le premier indice expérimental de la masse non nulle du neutrino. Aujourd'hui il est hors service, car la plupart de ses tubes photomultiplicateurs ont implosé. L'accident s'est produit le 12 novembre dernier : un premier tube implose. Aussitôt, l’onde de choc entraîne par une réaction en chaîne l'implosion de la quasi-totalité des autres tubes. Rappelons le principe de détection des neutrinos dans Super-Kamiokande. Le détecteur est constitué de 50 000 tonnes d'eau, dont 18 000 d’eau particulièrement pure, placée dans un réservoir dont les parois sont tapissées de plus de 11 000 tubes photomultiplicateurs de 50 cm de diamètre. Lorsqu'un neutrino entre par hasard en collision avec un électron de l'eau, celui-ci est éjecté hors de son atome ; son mouvement dans l'eau à une vitesse supérieure à celle de la lumière dans ce milieu engendre un cône de lumière appelée rayonnement Cérenkov, dont l'intensité dépend de la vitesse de l'électron. La direction de l'axe du cône et l'intensité de cette lumière collectée par les photomultiplicateurs permettent de déduire l'énergie du neutrino incident et son angle d'incidence. Sans les tubes, le détecteur ne voit rien : il va donc falloir les changer. Mais cela implique de pomper les 50 000 tonnes d'eau pour vider le réservoir, retirer les débris, remplacer les tubes, les tester et remettre l'eau... ce qui devrait prendre un an !

K. F. - Janvier 2002

A cheval sur un proton !

Dans un récent article paru dans le Physical Review Letters du 8 octobre dernier, un proton en accélération constante dans le vide devrait se désintégrer spontanément… ou entrer en collision avec une particule, cela dépend du point de vue ! Paradoxal ? Pas vraiment... Depuis les années 1960, les théoriciens prévoient qu'un proton, stable en temps normal, devrait se désintégrer en neutron, positon et neutrino (radioactivité bêta plus), s'il est constamment accéléré, c'est-à- dire s'il reçoit en permanence de l'énergie de la source accélératrice. Mais cela semble paradoxal, car si on imagine un observateur assis sur le proton, ce dernier lui paraîtrait immobile et ne devrait donc pas se désintégrer. Cependant, conformément à un effet prévu par la physique moderne, et connu sous le nom d’ « effet Fulling-Davis-Unruh » (FDU effect), un observateur en accélération dans le « vide » serait en fait immergé dans un bain formé de toutes sortes de particules peuplant le vide quantique. George Matsas et Daniel Vanzella de l'université de São Paulo (Brésil) ont calculé la probabilité de collision d'un proton uniformément accéléré avec l'une de ces particules, collision qui conduirait à sa désintégration, et ont montré que les points de vue des deux observateurs étaient compatibles. Nous ne pouvons que nous en réjouir… L'intérêt de tout cela est évident : dans le vide, assis sur un proton, un observateur qui verrait le proton se désintégrer, saurait qu'il est en accélération ! Il pourrait alors, s'il le souhaite, se demander par rapport à quoi il accélère…

K. F.- Janvier 2002