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Les neutrinos ont-ils dépassé la vitesse de la lumière en 2011 ?

Written By: Jean-Paul Cipria - Nov• 28•16
Déviation linéaire en fréquence - ADEV - TDEV - MTIE (courbe d'article privé © Cipria)

Déviation Linéaire en Fréquence – ADEV – TDEV – MTIE (courbe d’article privé © [Cipria-2012])

Ou

 (i.\gamma.\partial-m)\psi=0
Equation relativiste quantique de PMA Dirac

Voilà une conférence d’Étienne Klein [KLEIN-2011] à Centrale le 11 octobre 2011 sur l’expérience Opéra sur les neutrinos du 23 septembre 2011 .

Ce résumé de conférence montre bien comment nous pouvons agir à la fois de façon critique et ouverte sur des expériences de sciences qui contredisent un ou des principes « acquis » en sciences. La démarche d’interrogation des méthodes expérimentales, des paradigmes soutenant celles-ci et des expériences de pensées par les contradictions et les paradoxes permettent d’avancer de façon logique vers une compréhension des phénomènes en jeux.
Jean-Paul Cipria.

Created :2016-11-28 20:31:15. – Modified : 2017-11-12 19:04:02.

Qu’est-ce qu’un neutrino ?

Caractéristiques (ce n’est pas une définition)

C’est la particule la plus nombreuse dans l’univers mais elle est peu détectée car sa probabilité d’interaction est très faible. Par exemple le rapport des sections efficaces d’interaction avec la matière d’un électron et d’un neutrino de 1 GeV est 10^{14} . C’est à dire que la probabilité de détecter un neutrino est infime par rapport à celle de détecter un électron. Comme il possède une masse faible mais pas nulle il est un bon candidat à l’explication de la matière noire. Et s’il est lui-même sa propre antiparticule alors cela ouvre des champs de découvertes.

Dans quelle réaction est impliqué un neutrino ?

Qu’est-ce qu’une réaction de dissociation d’un neutron ?

  • n \rightarrow p+e^{-}+E

Fermi postule en 1932 que l’énergie manquante ou qui rétablit la conservation de l’énergie et de la quantité d’impulsion est une particule appelée neutrino (détectée le 14 juin 1956).

  • n \rightarrow p+e^{-}+\nu

Dans tous les cas les principes de conservation de l’énergie, de l’impulsion et des charges électriques sont conservées.

Comment interagit un positron ?

Si nous faisons interagir un anti-neutrino avec un proton nous avons la production d’un neutron et d’un positron :

  • \bar \nu+p \rightarrow n+e^{+}

Le positron rencontre très rapidement un électron de la matière et produit deux photons Gamma de 0.5 MeV environ.

  • e^{+}+e^{-} \rightarrow 2.\gamma_{(0.5MeV)} C’est la « signature » de la réaction ci-dessus.

Comment interagit un neutron énergétique ?

Le neutron énergétique interagit avec un atome de Cadmium 108 et produit un isotope Cadmium 109 énergétique, qui possède un neutron de plus, et un rayonnement Gamma 0.5 µs juste après l’émission des deux photons électron-positron.

  • {n}^{*}+Cd^{108} \rightarrow {Cd}^{*109}+\gamma_{(\delta t=5\mu s)}

Qu’est-ce qu’une antiparticule ?

L’antiparticule est décrite par sa fonction d’onde complexe associée

  • \psi \Leftrightarrow Particule
  • {\psi}^{*} \Leftrightarrow AntiParticule

Selon P. Dirac la matrice gamma complexe entre dans l’équation relativiste quantique :

  • (i.\gamma.\partial-m)\psi=0

Une particule peut-elle être sa propre antiparticule ?

Si la matrice \gamma est complexe pure alors le résultat i.\gamma donne une matrice réelle pure. Donc la fonction d’onde \psi et son complexe conjugué {\psi}^{*} sont égaux. Ce qui veut dire qu’une particule est sa propre antiparticule. C’est une particule de Majorana. Ce qui pourrait être le cas de certains types de neutrino.

Qu’est-ce que la double désintégration bêta sans émission de neutrino ?

En fait il y aurait bien deux neutrinos émis mais chacun étant l’antiparticule de l’autre ils devraient s’annihiler réciproquement. Les expériences de détections sont en cours.

Qu’est-ce que la supersymétrie ?

A toute particule de matière est associé une particule d’interaction.

  • Exemple de matière : Fermion Spin 1/2.
  • Exemple d’interaction : Photon de spin entier 1.

Quelle est la réaction de la manip système Opéra ?

Quelles sont les chaînes des transformations ?

L’oscillation est la transformation d’un muon du type mu à un type tau :

  • \nu_\mu \rightarrow \nu_\tau
SPS_{6km} \rightarrow LHC_{27km}~ p_{450GeV}+Graphite \rightarrow \pi^{+} \rightarrow \mu^{+}+\nu_\mu \rightarrow {GranSasso}_{d=750km} \rightarrow \nu_\mu \rightarrow {Oscillation~} \nu_\tau +p \rightarrow {\tau}^{+}+\mu

 

Un Méson pi est constitué d’un quark et d’un antiquark.

Quelles sont les mesures des temps de vol ?

Temps de vol de la lumière sur 730 km = 2.43 ms.

Quelles est la différence de temps de vol du \nu_\tau ?

  • 60.7ns +-0.30ns Écart absolu.
  • \frac{v-c}{c}=2.48+-0.30 .10^{-5} Écart relatif.

Quelles sont les expériences qui contredisent ce résultat ?

  1. Supernovae 1987A : Les neutrinos sont arrivés sur terre 5 heures avant les photons. Les photons sont ralentis dans la matière de la supernova en transformation. Si nous refaisons le calcul avec l’expérience Opéra les photons auraient du arriver 5 ans après. Donc pour la supernova les neutrinos n’ont pas progressé plus vite que la lumière.
  2. Cette mesure est en opposition avec toutes les expériences à ce jour.
  3. Cette mesure est en opposition avec la théorie standard qui est confirmée par les expériences précédentes.
  4. Si les neutrinos vont plus vite que la lumière ils devraient subir l’effet Cerenkov. C’est à dire émettre des photons et donc perdre de l’énergie. Ce qui n’est pas le cas dans l’expérience Opéra.

Qu’est-ce que l’effet Cerenkov ?

Quelle est la vitesse d’un photon dans un matériau ?

La lumière, portée par un photon, se déplace à la vitesse c … dans le vide. Dans un matériaux transparent d’indice de réfraction n la lumière se déplace à la vitesse ? v_{Photon}=\frac{c}{n}

Quelles peuvent être les vitesses d’autres particules dans le même matériau ?

Envoyons un électron à très grande vitesse dans ce matériaux. Il va se déplacer, s’il est suffisamment énergétique, à une vitesse supérieure à \frac{c}{n} sans dépasser c ! Mais DANS le matériaux il se déplace plus vite que les photons, qui eux, sont ralentis. En ce cas l’électron perd de l’énergie et fournit celle-ci sous la forme d’un autre photon :

  • e^{*-} \rightarrow e^{-}+\gamma^{*} Le photon gamma a pris l’énergie * de l’électron.

Tentatives d’explications

Décalages des effets relativistes généraux des localisations GPS ?

E. Klein affirme que les auteurs ont invalidé par eux-mêmes cette explication.

Vitesse de phase au lieu de vitesse de groupe ?

La vitesse de phase peut être supérieure à la vitesse de la lumière puisque celle-ci ne transporte pas d’énergie. Pour mesurer une vitesse de phase il faudrait que les muons détectés soient corrélés et interagissent entres eux. E. Klein reste dubitatif puisque les protons générateurs du phénomène sont décorrélés.

Modification de la théorie standard ?

Supercordes, masse imaginaire m \rightarrow i.m , trous de vers … etc ?

Incertitude sur la mesure du paquet temporel de neutrinos ?

Le temps de propagation en lui même ne serait pas en cause mais plutôt la répartition statistique temporelle des protons générateurs du phénomène physique et de la même façon le paquet statistique temporel des muons reçus 730 km plus loin. Nous effectuons un « top départ » sur la figure temporelle la plus probable des protons et un « top arrivée » sur la figure temporelle la plus probable des muons. Cette figure à une épaisseur comme une courbe de Gauss vue à 1/3 de sa hauteur. La mesure à son maximum est entachée d’une incertitude du fait de la dérivée nulle au maximum de la courbe. D’autres expériences sont effectuées pour réduire la finesse de cette courbe. Expérience T2K.

Incertitudes sur le paquet spatial ?

A l’arrivée le rayon du faisceau est de … 1 km.

Conclusions

Conclusions du laboratoire Opera

Aucunes des expériences plus précises n’ont réitéré ce résultat. Il s’agissait probablement d’erreurs dues aux équipements de mesures et des imprécisions cumulées de tout le système : Géolocalisation, épaisseur temporelle des flux de matières … etc ?

Voici la solution le 22/02/2012 :

The OPERA Collaboration, by continuing its campaign of verifications on the neutrino velocity measurement, has identified two issues that could significantly affect the reported result. The first one is linked to the oscillator used to produce the events time-stamps in between the GPS synchronizations. The second point is related to the connection of the optical fiber bringing the external GPS signal to the OPERA master clock. These two issues can modify the neutrino time of flight in opposite directions.
Citation Opera – 22/02/2012

Conclusion : Les neutrinos ne se déplacent pas plus vite que la lumière dans le vide.

Conclusions de la conclusion

La première cause d’erreur est la désynchronisation d’un oscillateur local sur la master clock. Grosso-modo l’oscillateur local oscille sur sa propre fréquence.

La deuxième cause est le délai de propagation du signal d’horloge atomique. Le système, ou une partie du système, n’est pas synchronisé mais syntonisé. C’est à dire qu’il possède la même fréquence d’horloge mais ne maîtrise pas le décalage ou phase entre les horloges maître et esclave.

La synchronisation est absolument indispensable aux télécommunications. Elle est une des conditions nécessaires, après celle de recevoir avec le moins de perturbations possible le signal porteur, afin de récupérer correctement la modulation qui est le signal utile. Qu’ils soient numériques ou analogiques les signaux ont la plupart du temps besoin soit d’être datés car même les signaux ont des dates de péremption par le facteur temporel, et nécessitent de se « mouvoir » de façon coordonnée, par le facteur de forme(*) (entropie) afin d’assurer une qualité minimum pour l’utilisateur.
Jean-Paul Cipria – [Cipria-2012]

(*) : Le facteur de forme est d’une importance capitale en télécommunication. Ceci met en jeu le principe de stationnarité de l’action en même temps que les topologies d’espaces. Topologies et changement de phase (ou de forme ou de transformation) qui sont l’objet du prix Nobel de physique 2016. Ces « contextes » spatiaux constituent les espaces dans lesquels sont définis les signaux des télécommunications qui ne se distinguent pas des porteurs d’interactions des particules massiques !

Vous avez compris, je l’espère, les relations difficiles il est vrai, entre cet article, les espaces topologiques, le traitement du temps et des durées et la propagation d’un … signal … neutrino sur une longue distance dans un potentiel gravitationnel ? Comment corréler un signal de départ à un signal d’arrivée ? Comment réduire le train d’onde ? Pour cela regardez l’article sur les franges de Ramsey et les horloges atomiques.

Références

Articles scientifiques

Article du site Engineer’s Book :

  • [Cipria-2012] Cipria, Jean-Paul – « Synchronisation des Systèmes. » 26/01/2012.
    La synchronisation est absolument indispensable aux télécommunications. Elle est une des conditions nécessaires, après celle de recevoir avec le moins de perturbations possible le signal porteur, afin de récupérer correctement la modulation qui est le signal utile. Qu’ils soient numériques ou analogiques les signaux ont la plupart du temps besoin soit d’être datés car même les signaux ont des dates de péremption par le facteur temporel, et nécessitent de se « mouvoir » de façon coordonnée, par le facteur de forme(*) (entropie) afin d’assurer une qualité minimum pour l’utilisateur.
    http://www.nanotechinnov.com/synchronisation-telecoms-cipria
    .

Comment Calculer les Franges de Ramsey dans les Horloges Atomiques ?

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Jean-Paul Cipria
28/11/2016

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