France

L’observation d’un neutrino du Soleil prouve une théorie vieille de 80 ans

Pour la première fois, des physiciens italiens sont parvenus à détecter un neutrino émis par le Soleil. Cette observation prouve ainsi le bien-fondé d’une théorie émise il y a plus de 80 ans.

Crédits : jplenio / Pixabay.

Cette nouvelle découverte prouve une théorie émise il y a plus de 80 ans. En 1938, deux physiciens – Hans Bethe et Carl Friedrich von Weizsäcker – avaient proposé l’hypothèse que la fusion nucléaire, produite dans une étoile comme le Soleil, ne se basait pas que sur un seul procédé. Pour « brûler » de l’hydrogène, en forte concentration chez n’importe quelle étoile, et ainsi émettre le rayonnement radioactif qui illumine le cosmos, une étoile se baserait sur deux types de fusion nucléaire. En plus de la fusion d’atomes d’hydrogène, produisant des atomes d’hélium et une radioactivité traduite par l’émission de photons lumineux (selon le principe de la « chaîne proton-proton »), les astres cosmiques s’appuieraient aussi sur un cycle carbone-azote-oxygène (ou CNO). Ce dernier serait, seulement en théorie, majoritaire dans le noyau d’étoiles beaucoup plus massives que le Soleil et générerait les mystérieux neutrinos. Néanmoins, 1% de la fusion nucléaire du Soleil serait produite selon le cycle CNO. Une étude historique, publiée dans la prestigieuse revue Nature, l’atteste aujourd’hui, preuve à l’appui.

Des physiciens de l’Institut national de physique nucléaire de Rome affirment avoir réalisé la première détection d’un neutrino provenant du Soleil. Ils ont ainsi prouvé l’existence du cycle CNO, la principale chaîne de réaction de fusion nucléaire parmi la majorité des étoiles du cosmos. « Nous savons enfin, grâce à une confirmation expérimentale inédite, comment les étoiles plus massives que le Soleil parviennent à briller » souligne Gianpolo Bellini, professeur à l’université de Milan, chercheur à l’Institut national de physique nucléaire de Rome et l’un des auteurs de l’étude en question.

Un appareil hors-norme pour une preuve historique

La structure, en éclatée, du détecteur Borexino (Crédits : Laboratori Nazionali del Gran Sasso / INFN).

Les chercheurs sont parvenus à la détection de ces fameux neutrinos solaires grâce à un appareil digne d’un film de science-fiction, appelé le détecteur Borexino. Celui-ci est au cœur du plus grand laboratoire souterrain de recherche du monde, le Laboratoire national de Gran Sasso, au nord-est de la capitale italienne. Cet immense oignon de métal (visible ci-dessus) est plongé dans un bocal de 18 mètres de diamètre contenant 2 400 tonnes d’eau purifiée, le protégeant de toutes les interférences radio possibles. Les rayons du Soleil extérieurs pénètrent l’intérieur du Borexino par le biais d’un tube relié à une bulle translucide de 300 tonnes d’un liquide scintillateur. 2 200 tubes photomultiplicateurs, tournés vers cette bulle, scrutent n’importe quel photon ou, auquel cas, neutrino que le scintillateur pourrait réfléchir. C’est ainsi que les physiciens italiens sont parvenus à détecter, pour la première fois, un neutrino émis par le Soleil. Celui-ci, par son existence directement observée, a donc permis de prouver le bien-fondé du cycle CNO, dont il serait originaire.

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