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L'expérience FASER détecte pour la première fois des neutrinos créés auprès d’un collisionneur de particules

La collaboration FASER a détecté pour la première fois des neutrinos créées par un collisionneur de particulespromettant ainsi d'approfondir la compréhension des neutrinos, les particules les plus abondantes dansl'univers, interagissant extrêmement faiblement avec la matière et ayant un rôle fondamental dans les processus nucléaires au sein des étoiles.

Depuis leur découverte en 1956, la majorité des neutrinos étudiés par les physiciens étaient de faible énergie. Toutefois, les neutrinos détectés par FASER sont les plus énergétiques jamais produits en laboratoire. Ils ont des énergies similaires aux neutrinos trouvés lorsque les rayons cosmiques produisent des cascades de particules en interagissant avec notre atmosphère.

« Cette étude pourrait améliorer la compréhension des neutrinos cosmiques qui parcourent de grandes distances et entrent en collision avec la Terre en offrant une fenêtre sur les parties les plus éloignées de l'univers », précise Anna Sfyrla, professeure au Département de physique nucléaire et corpusculaire (DPNC) de l’Université de Genève (UNIGE) et membre de la collaboration FASER.

Il s'agit à la fois de l'un des premiers et des plus récents résultats de FASER (Forward Search Experiment) à partir des données issues des collisions du grand collisionneur de hadron (LHC) au CERN. FASER est un détecteur de particules conçu et construit par un consortium international de physiciens incluant des contributions majeures du DPNC. Les groupes de recherche des professeurs Giuseppe Iacobucci et Anna Sfyrla, ainsi que les équipes techniques du département, ont participé significativement à la construction de la partie du détecteur qui mesure les propriétés des particules chargées. Ils ont aussi dirigé le développement et la mise en œuvre de l'électronique ainsi que des logiciels de lecture et de déclenchement. Les membres du DPNC ont fait partie des équipes qui ont installé, mis en service et font fonctionner l'expérience.

FASER est un détecteur de particules unique en son genre et très récent puisque la collecte des données a commencé en 2022 et ses premiers résultats ont été annoncés lors d’une conférence le 19 mars 2023. De plus, comparé aux autres détecteurs du CERN, comme ATLAS qui mesure plus de 20 mètres de haut et pèse 7000 tonnes, FASER ne pèse qu'une tonne et s'intègre parfaitement dans un petit tunnel latéral du LHC. De plus, sa conception n’a pris que quelques années et a utilisé des pièces de rechange des autres expériences. 

Outre la physique des neutrinos, l'un des objectifs principaux de FASER est d'aider à identifier les particules qui composent la matière noire, jamais observée directement jusqu’à présent et qui est supposée constituer la majeure partie de la matière de l'univers. 

« Au cours des prochaines années, FASER devrait obtenir 10 fois plus de données auprès du LHC », indique Lorenzo Paolozzi, professeur au DPNC et staff au CERN, dont le groupe contribue significativement à l’amélioration technique de FASER.

19 mars 2023
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