Un détecteur de neutrinos compact, pesant seulement 3 kg, a été installé dans un réacteur nucléaire en Suisse, permettant la détection d’antineutrinos. Ce dispositif, utilisant des cristaux de germanium, a capturé environ 400 antineutrinos en 119 jours, validant des prédictions du modèle standard de la physique des particules. En plus d’améliorer la compréhension des particules, cette technologie pourrait être utilisée pour surveiller les réacteurs nucléaires et détecter des activités suspectes liées à des armes nucléaires.
Un détecteur de neutrinos révolutionnaire
Un petit détecteur de neutrinos a récemment trouvé sa place dans un environnement inédit : un réacteur nucléaire. Contrairement aux détecteurs traditionnels qui nécessitent des tonnes de matériaux, ce nouveau modèle ne pèse pas plus de 3 kilogrammes, soit l’équivalent d’un chihuahua. Des chercheurs ont réussi à détecter des antineutrinos, les équivalents de la matière des neutrinos, provenant d’une centrale nucléaire à Leibstadt, en Suisse, comme l’indiquent leurs résultats publiés le 9 janvier sur arXiv.org. La physicienne Kate Scholberg de l’Université Duke, qui n’a pas participé à l’étude, a exprimé son enthousiasme : « C’est en fait énorme. Les gens essaient de faire cela depuis des décennies et ont enfin réussi. »
Applications et potentiel des détecteurs compacts
Des détecteurs de neutrinos à petite échelle ont déjà permis d’observer des neutrinos et antineutrinos issus de sources de laboratoire. Les réacteurs nucléaires, quant à eux, émettent des antineutrinos de faible énergie, et la mesure de ces particules pourrait aider à tester des théories physiques ou à dévoiler les mécanismes internes des noyaux atomiques. Certains scientifiques envisagent même d’utiliser ces dispositifs compacts pour surveiller les réacteurs nucléaires, détectant ainsi des activités pouvant signaler le développement d’armes nucléaires.
Les neutrinos sont notoirement difficiles à détecter, car ils interagissent rarement avec la matière. De ce fait, les détecteurs doivent être de grande taille pour maximiser les chances d’interaction. Cependant, un type spécifique d’interaction, où un neutrino ou un antineutrino rebondit sur un noyau atomique, peut être observé avec des détecteurs plus petits, à condition qu’ils soient extrêmement sensibles. La détection de ce phénomène est comparable à celle d’une boule de bowling frappée par une balle de ping-pong.
Dans cette étude, un détecteur conçu à partir de cristaux de germanium a réussi à capturer environ 400 antineutrinos émis par le réacteur de Leibstadt sur une période de 119 jours. Ce résultat est en accord avec les prédictions établies par le modèle standard de la physique des particules. Lors d’une interaction entre neutrinos et noyaux, les complexités du noyau, avec ses protons et neutrons, sont atténuées, permettant des mesures plus précises.
Christian Buck, physicien à l’Institut Max Planck de physique nucléaire, a déclaré : « Cela ouvre un nouveau canal dans la physique des neutrinos. Il pourrait y avoir de nouvelles physiques dans ce canal que nous ne connaissons pas maintenant. » D’autres équipes de recherche exploitent déjà ces données pour explorer des effets potentiels, comme rapporté dans des publications soumises à arXiv.org.
Bien que ce ne soit pas la première observation d’antineutrinos de réacteur interagissant avec des noyaux, la nouvelle étude remet en question les résultats d’une précédente étude de 2022, qui n’était pas entièrement en accord avec les théories acceptées. En plus de contribuer à notre compréhension fondamentale des particules, ces détecteurs pourraient également avoir des applications pratiques dans la surveillance des réacteurs nucléaires, fournissant des indices sur les activités à l’intérieur grâce à l’analyse des antineutrinos émis.