C'est Pauli qui en 1930 a proposé l’existence du neutrino. Depuis, les études menées sur les propriétés intrinsèques du neutrino, et l’utilisation de ces particules en astrophysique ont mis en évidence de nouvelles lois fondamentales de la nature. Aujourd’hui, nous savons que les neutrinos ont une masse grâce à l'observation de leur changements de nature pendant leur propagation. C'est, pour le moment,  la seule évidence d'une physique allant au delà du modèle standard. Approfondir cette recherche implique la mise en place de nouveaux détecteurs. En proposant la construction et l’infrastructure d’un observatoire moderne de neutrinos équipé d'un détecteur de taille mégatonne nous ouvrons ainsi la voie à l'étude d'un grand nombre de sujets fondamentaux.  
Mot(s) clés libre(s) : Neutrinos Particules élémentaires Electrons Atomes Désintégration Big Bang Programme LAGUNA Détecteurs Programme européen Recherche fondamentale

Notre corps humain contient environ 20 millions de neutrinos issus du big bang, émet quelques milliers de neutrinos liés à sa radioactivité naturelle. Traversé en permanence par 65 milliards de neutrinos par cm2 par seconde venus du Soleil, il a été irradié le 23 février 1987 par quelques milliards de neutrinos émis il y a 150000 ans par l'explosion d'une supernova dans le Grand Nuage de Magellan. Les neutrinos sont également produits dans l'interaction des rayons cosmiques dans l'atmosphère ou dans les noyaux actifs de galaxies… Quelle est donc cette particule présente en abondance dans tout l'Univers où elle joue un rôle-clé ? Inventé par W.Pauli en 1930 pour résoudre le problème du spectre en énergie des électrons dans la désintégration b, le neutrino fut découvert par F.Reines et C.Cowan en 1956, auprès du réacteur nucléaire de Savannah River (Caroline du Sud). Il n'a plus depuis quitté le devant de la scène, que ce soit chez les physiciens des particules, les astrophysiciens ou les cosmologistes. Cette particule élémentaire, sans charge électrique, n'est soumise qu'à l'interaction faible, ce qui lui permet de traverser des quantités de matière importantes sans interagir. En 1938, H.Bethe imaginait que des réactions nucléaires de fusion étaient au coeur de la production d'énergie des étoiles, en premier lieu le Soleil. Dans les années 60, les astrophysiciens se lancent dans la construction de modèles solaires et des expérimentateurs dans la construction de détecteurs pour les piéger. Il a fallu attendre 2002 pour comprendre que le déficit de neutrinos solaires observé (le célèbre "problème des neutrinos solaires") était dû à un phénomène lié à la mécanique quantique, appelé l'oscillation des neutrinos. La mise en évidence de cette oscillation a apporté la preuve décisive que les neutrinos avaient une masse non nulle. Nous ferons le point sur cette particule fascinante après les découvertes récentes.
Mot(s) clés libre(s) : astrophysique, Big Bang, cosmologie, fermion, interaction électromagnétique, lepton, mécanique quantique, modèle standard, neutrino, oscillation, particule élémentaire, Pauli, physique des particules, univers

Conférence du 3 juillet 2000 par François Vannuci. L'astrophysique étudie l'infiniment grand de l'univers, la physique des particules étudie l'infiniment petit de la structure de la matière. De plus en plus les physiciens s'intéressent à la connexion entre ces deux frontières. Une nouvelle discipline émerge, on l'appelle l'astroparticule. C'est le domaine où les physiciens des particules, d'abord cantonnés auprès des accélérateurs, apportent leurs méthodes pour sonder l'univers. Cette recherche concerne tant les propriétés de particules d'énergies inaccessibles sur terre, que les centres d'accélérations encore énigmatiques qui leur donnent naissance. Parmi ces "astroparticules" on discutera plus en détail le rôle spécial des neutrinos.
Mot(s) clés libre(s) : astroparticule, astrophysique, infiniment grand, matière noire, neutrino, oscillation, photon, physique des particules, rayonnement cosmique, Super-Kamiokande, univers

Cette série d'exercices, avec réponses, aborde la diffusion des particules : diffusion dans un cylindre, relation qualitative entre échelles spatiale et temporelle, libre parcours moyen, coefficient de diffusion, équilibre d'une atmosphère isotherme.
Mot(s) clés libre(s) : diffusion de particules, libre parcours moyen, coefficient de diffusion

Le monde des particules élémentaires et de leurs interactions est décrit par ce qu'on appelle le Modèle Standard. L'auteur rappellera les propriétés des constituants de la matière, et les mystères qui demeurent, en particulier concernant leurs masses. Les grands principes d'invariance qui sont à la base du Modèle Standard seront expliqués. Conduisant à un monde de particules de masse nulle, ils doivent être complétés par un mécanisme de génération de ces masses, comme le mécanisme de Higgs. Ce mécanisme sera décrit, en s'appuyant sur diverses analogies avec des effets plus familiers. Les propriétés du vide quantique seront progressivement dégagées et la notion d'évolution, avec l'énergie, des grandeurs décrivant particules et interactions apparaîtra. L'extension du Modèle Standard à sa version super symétrique sera présentée, ainsi que la compréhension accrue qu'il apporte. Des solutions alternatives seront mentionnées. Les recherches du boson de Higgs, ou des effets liés à un mécanisme de ce genre, faites actuellement au LEP et à venir au LHC, seront décrites. Quelques spéculations plus lointaines seront brièvement évoquées.
Mot(s) clés libre(s) : boson de Higgs, fermion, interactions fondamentales, lepton, modèle standard, neutrino, particule élémentaire, physique des particules, quark, spin, supraconductivité

L' antimatière reste un mystère pour beaucoup d'entre nous. Elle fascine certains, elle fait éventuellement peur à d'autres. Mais, au fait, qu'est-ce que la matière ? Et qu'est-ce que l'antimatière ? Comment est venue l'idée que l'antimatière pouvait exister, et comment l'a-t-on découverte ? Et maintenant, où et comment la produit-on ? Comment l'observe-t-on ? Quelles sont ses propriétés ? Et notre Univers ? Est-il seulement fait de matière ? Et si oui pourquoi ?
Mot(s) clés libre(s) : accélérateur de particules, antimatière, antiproton, collision, mécanique quantique, physique des particules, quark, spin

L'imagerie médicale a sans aucun doute entraîné ces vingt dernières années une transformation radicale dans la façon d'aborder le diagnostic et le suivi thérapeutique. Un diagnostic de localisation d'une lésion cérébrale qui nécessitait un examen clinique long et minutieux par un neurologue expérimenté se fait aujourd'hui avec une précision millimétrique grâce au scanner ou à l'imagerie par résonance magnétique (IRM). Là où le maître entouré de ses élèves démontrait que la lésion ischémique ou tumorale devait siéger au niveau de tel noyau du thalamus (la vérification ayant lieu malheureusement souvent quelques semaines plus tard sur les coupes de cerveau), le neuroradiologue parvient au même résultat en quelques minutes. On pourrait multiplier les exemples ; là où le cardiologue se fiait à son auscultation et à des clichés de thorax, l'échocardiographie montre en temps réel les mouvements des valves cardiaques et la dynamique de la contraction ventriculaire, la scintigraphie myocardique précise la localisation des zones de myocarde ischémique et les anomalies de sa contraction ; demain l'IRM permettra de voir la circulation coronaire et le tissu myocardique et remplacera l'angiographie par voie artérielle. On pourrait encore citer l'échographie en obstétrique, en hépatologie ou en urologie, la scintigraphie dans la détection des lésions de la thyroïde, des métastases osseuses ou de l'embolie pulmonaire. Aujourd'hui la tomographie par émission de positons (TEP) est en train de devenir la méthode incontournable en cancérologie, non pas tant pour le diagnostic du cancer que pour en préciser l'extension, l'existence de métastases, l'évolution sous traitement après chimiothérapie, chirurgie ou radiothérapie ou encore l'apparition de récidives ou de métastases tardives. Au milieu du 19ème siècle, l'inventeur de la médecine expérimentale, Claude Bernard indiquait à Ernest Renan qui l'a relaté, que « l ‘on ne connaîtrait la physiologie que le jour où l'on saura décrire le voyage d'un atome d'azote depuis son entrée dans l'organisme jusqu'à sa sortie». Ce qui était totalement hors de portée du savant de cette époque, connaît en ce début du 21ème siècle une pleine réalisation grâce à une série d'avancées techniques rendues d'abord possibles par la radioactivité et aussi dans une certaine mesure par l'IRM et de toutes façons par la combinaison de plusieurs méthodes lorsqu'on aborde la pathologie. C'est certainement dans la description du voyage fait par le médicament dans le corps que réside aujourd'hui une des avancées les plus intéressantes dans le domaine pharmaceutique. Mais nous verrons aussi que quand nous écoutons, parlons, bougeons, réfléchissons... certaines aires de notre cerveau s'activent. Cette activation électrique et chimique des neurones se traduit par une augmentation du débit sanguin local dans les régions cérébrales concernées par cette activation. La TEP d'abord puis en utilisant les mêmes principes physiologiques, l'IRM aujourd'hui permet de produire des images sensibles au débit sanguin et ce, sans recours à l'injection d'une substance ou molécule particulière. Il ne peut s'agir dans cette conférence de décrire les principes physiques, les indications de toutes ces méthodes et les résultats qu'elles permettent d'obtenir en clinique. Par contre la comparaison de l'origine et de l'évolution de trois de ces méthodes, la radiologie, la médecine nucléaire et l'imagerie par résonance magnétique nucléaire est intéressante. La perspective historique permet en effet de mieux comprendre la genèse, l'évolution et les indications de ces différentes méthodes qui ont toutes leur point de départ dans la physique.
Mot(s) clés libre(s) : imagerie cérébrale, imagerie médicale, imagerie par résonance magnétique nucléaire, IRM, physique des particules, physique nucléaire, physique quantique, positon, radioactivité, radiologie, tomographie

Congrès Général de la SFP Bordeaux-2011• Premiers résultats du Large Hadron Collider, Lucia di CIACCIO (Université de Savoie) Physicienne à l’expérience ATLAS au LHC du CERN : « the world’s biggest scientific experiment »
Mot(s) clés libre(s) : accélérateur, particules

Pourquoi le ciel est-il bleu ? et d'autres questions sur les couleurs du ciel...
Mot(s) clés libre(s) : ciel, ciel bleu, diffusion Rayleigh, nuage, nuage blanc, nuage gris, soleil, soleil couchant, rouge, atmosphère, particule diffusante, bleu du ciel, diffusion de Mie, couleur

A Hambourg, à chaque extrémité de l'accélérateur de particules HERA qui est enterré sous le stade de football de la ville, deux équipes de 400 chercheurs chacune s'affrontent sans répit autour des détecteurs H1 et ZEUS. L'objet de cette rivalité : percer les secrets des constituants élémentaires de l'atome et en particulier étudier la structure du proton. L'accélérateur permet d'obtenir des collisions entre protons et électrons. Les deux détecteurs permettent de visualiser ces collisions. Ils sont de conceptions différentes (calorimètre à argon liquide et calorimètre à uranium avec scintillateurs) et les résultats obtenus par chacun d'eux se complètent. La première phase du programme HERA 1 s'est terminée en 2000. L'accélérateur HERA ainsi que les deux détecteurs ont été améliorés et une nouvelle série d'expérimentation est en cours (HERA 2) en 2007.GénériqueRéalisateur : Jean-Marc Serelle. Producteur : CSI – Science actualités. Diffuseur : CNRS Images. www.cnrs.fr/cnrs-images/
Mot(s) clés libre(s) : accélérateur de particules, calorimètre, constituants de l'atome, DESY, hadron, HERA, physique de particules, rayonnement synchrotron, structure du proton