De rares particules fantômes produites à l’intérieur du soleil viennent d’être détectées sous une montagne en Italie

Pour la toute première fois, des physiciens ont repéré des particules rares et fantômes produites par une étrange sorte de fusion à l’intérieur du soleil.

Ces particules, appelées neutrinos produits par un cycle carbone-azote-oxygène (CNO), ont voyagé du soleil jusqu’à un détecteur enfoui profondément sous une montagne en Italie. Cette découverte rapproche les humains de la compréhension des réactions nucléaires enflammées qui alimentent notre étoile natale.

« Avec ce résultat », a déclaré le physicien Gioacchino Ranucci, physicien à l’Institut national italien de physique nucléaire de Milan, à Live Science. « Borexino a complètement démêlé les deux processus qui alimentent le soleil. »

Deux types de réactions de fusion nucléaire se produisent au cœur du soleil. La première, et la plus courante, est la fusion proton-proton, où les protons fusionnent pour transformer l’hydrogène en hélium. Les scientifiques prédisent que de telles réactions génèrent 99% de l’énergie du soleil. Rarement, la fusion nucléaire se produit via un processus en six étapes, appelé cycle CNO, où l’hydrogène est fusionné à l’hélium en utilisant le carbone (C), l’azote (N) et l’oxygène (O). La fusion proton-proton et le cycle CNO créent différents types de neutrinos, des particules subatomiques qui sont presque sans masse et qui peuvent traverser la matière ordinaire sans le moindre signe de leur présence, du moins la plupart du temps. Les physiciens détectent couramment les neutrinos créés au cours du processus proton-proton. Cependant, le 23 juin, lors de la réunion virtuelle Neutrino 2020, des chercheurs du détecteur italien Borexino ont annoncé qu’ils avaient détecté pour la toute première fois des neutrinos solaires produits par le cycle CNO.

L’expérience souterraine Borexino, menée aux Laboratori Nazionali del Gran Sasso, près de la ville de L’Aquila, en Italie, a été conçue pour étudier ces interactions de neutrinos extrêmement rares. Le détecteur Borexino consiste en un réservoir d’environ 18 mètres de haut qui contient 280 tonnes de liquide scintillant – qui clignote lorsque des électrons dans le liquide interagissent avec un neutrino. Un flash brillant, qui indique une énergie plus élevée, est plus susceptible de provenir de neutrinos produits par le cycle CNO.

Enterré profondément sous terre et enfermé dans un réservoir d’eau, le réservoir interne de Borexino est équipé de détecteurs sensibles qui sont extrêmement isolés du rayonnement de fond des rayons cosmiques présents à la surface de la Terre. Sans ce blindage, d’autres signaux noieraient les rares signaux provenant des neutrinos du cycle CNO.

Ranucci attribue également une grande partie du succès de l’expérience à la « pureté sans précédent » du liquide scintillant.

La comparaison des observations de neutrinos du cycle CNO avec le nombre de neutrinos protons-protons observés permettra de révéler quelle proportion du soleil est composée d’éléments plus lourds que l’hydrogène, tels que le carbone, l’azote et l’oxygène. Les résultats actuels, bien qu’ils n’aient pas encore été examinés par des pairs et publiés dans une revue scientifique, ont montré une signification supérieure à 5 sigma avec un niveau de confiance supérieur à 99 %, ce qui signifie qu’il y a seulement une chance sur 3,5 millions que le signal ait été produit par des fluctuations aléatoires, plutôt que par le processus du CNO.

La collaboration internationale Borexino est composée de chercheurs d’Italie, de France, d’Allemagne, de Pologne, de Russie et de trois universités des États-Unis, Princeton, Virginia Tech et l’université du Massachusetts à Amherst.

Source: Space.com, Le nouvel ordre mondial, le 2 août 2020 – Traduction par Astro Univers