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   Catégorie : matière et particules
Mise à jour 3 avril 2015
  constituants de la matière, les neutrinos

Image : Quatre de ces particules élémentaires suffiraient en principe pour construire le monde qui nous entoure : les quarks up et down, l'électron et le neutrino électronique. Les autres sont instables et se désintègrent pour rejoindre ces quatre particules.
Les sources de neutrinos dans la nature sont la Terre, l'atmosphère, le Soleil, les supernovæ, les réacteurs nucléaires et l'être humain via les quelques mg de potassium radioactif qu'il contient. Un être humain émet ≈340 millions de neutrinos par jour.

    
  Radioactivité beta

Image : exemple de désintégration bêta, pour l’isotope radioactif cobalt 60 (60Co). Un noyau de cobalt 60, contient 33 neutrons (en gris) et 27 protons (en rouge), il présente un excès de 6 neutrons. Un neutron va se transformer en proton. Le noyau de cobalt 60 devient plus stable et se transforme en nickel 60 (60Ni+) avec 28 protons (1 de plus) et 32 neutrons (1 de moins), mais toujours 60 nucléons. Lors de la désintégration, deux particules sont créées, un électron et un antineutrino électronique. Il existe deux variantes de radioactivité bêta, la radioactivité bêta moins, comme ici avec le cobalt 60 qui se transmute en nickel 60 avec émission d'un électron et la radioactivité bêta plus qui émet un positon et un neutrino électronique.

Le lepton est une particule élémentaire sur laquelle la force nucléaire forte n'a pas d'influence. L'électron, le positon et le neutrino sont des particules de faible masse regroupées sous le nom de lepton, qui en grec signifie [léger]. Les leptons sont des fermions (briques de base de la matière), c'est à dire des particules de spin 1/2. Les leptons chargés sont l'électron et le positron, le muon et son anti-particules, le tauon et son anti-particules. Dans le modèle standard de la physique des particules, il existe douze saveurs de fermions élémentaires : six quarks et six leptons. Les quarks contrairement aux leptons, interagissent par l’intermédiaire de l’interaction forte. L'électronvolt (symbole eV) est une unité de mesure d'énergie ou de masse. Sa valeur est définie comme étant l'énergie cinétique acquise par un électron accéléré depuis le repos par une différence de potentiel de 1 volt. Un électron-volt est égal à environ : 1 eV = 1,602 176 565(35) × 10-19 joule (J). D'après la relativité restreinte E = m·c2, on déduit : 1 eV/c2 = 1.783 × 10-36. La masse de l'électron est de 511 keV/c2, celle du proton de 938 MeV/c2 et celle du neutron est de 940 MeV/c2. Un électron est un constituant fondamental de la matière.
Autour d’un noyau, certaines régions sont dépeuplées d’électrons alors que d’autres régions en fourmillent. Les lois de la mécanique quantique permettent de faire la distinction entre ces régions. L'électron possède une charge électrique de signe négatif considérée comme indivisible, e = 1,59 x 10-19 coulomb et une masse m = 9 x 10-28 gramme.
Un électronvolt, eV = 1,602 x 10−19 Joule.
L'électron est la première particule élémentaire mise en évidence dans de nombreuses expériences entre la fin du XIXe siècle et le début du XXe.
Lorsque le neutrino traverse la matière, sa propriété (saveur) est modifiée. L'oscillation du neutrino est un phénomène de la mécanique quantique, selon lequel un neutrino apparu avec une certaine saveur leptonique (électronique, muonique ou tauique) peut plus tard obtenir une saveur différente. Théoriquement, un neutrino pourrait osciller dans ces trois saveurs.

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