Détecter les neutrons invisibles grâce à un nouveau détecteur révolutionnaire.
Après dix ans de développement intense, une équipe de scientifiques au Thomas Jefferson National Accelerator Facility, géré par le U.S. Department of Energy, a réalisé une percée majeure en détectant pour la première fois des neutrons lors d’une réaction qui mesurait traditionnellement uniquement des protons. Ce succès ouvre de nouvelles perspectives pour la compréhension de la structure interne des nucléons.
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Central Neutron Detector : Une décennie de développement conclue par un succès majeur pour la science
Le nouveau Central Neutron Detector, au cœur de cette avancée, a été spécifiquement conçu pour observer les neutrons dans des configurations et sous des angles où ils restaient jusqu’alors indétectables. Utilisé lors d’une réaction de diffusion Compton profondément virtuelle (DVCS), ce détecteur a permis de surmonter les défis longtemps insurmontables de la détection des neutrons.
Il a fallu exactement 0,0000000005 seconde pour que cette découverte change la science à jamais
Pourquoi est-ce si difficile de détecter des neutrons ?
Traditionnellement, la réaction DVCS permettait de mesurer les protons. Cependant, détecter les neutrons a toujours représenté un défi technique majeur, principalement parce que ces particules sont électriquement neutres et ne laissent pas de signaux directs dans les détecteurs conventionnels comme les CLAS et CLAS12. Ces dispositifs échouaient également à détecter les neutrons car ils se dispersent habituellement à un angle de 40 degrés, en dehors de la portée de détection standard.
Innovation technologique et Machine Learning
L’équipe a surmonté les problèmes de contamination par les protons, qui entravaient les mesures précises des neutrons, grâce à l’utilisation de techniques avancées d’apprentissage automatique. Ces outils novateurs ont permis de filtrer efficacement les signaux de neutrons des signaux de protons, éliminant ainsi les fausses détections et affinant la précision des résultats obtenus.
Un Nouveau Regard sur la Structure des Neutrons
Le Central Neutron Detector n’a pas seulement permis de détecter les neutrons ; il a également éclairé la structure interne de ces particules. Les mesures de neutrons dans la réaction DVCS ont révélé une asymétrie qui a aidé les chercheurs à mieux comprendre la distribution parton généralisée E (GPD E), l’un des quatre cadres théoriques qui expliquent l’agencement des quarks et des gluons, les particules élémentaires qui composent les protons et les neutrons.
Implications pour la Physique des Particules
Cette avancée pourrait révolutionner notre compréhension de la physique nucléaire, en fournissant des informations précieuses sur la structure de spin des nucléons et en ouvrant de nouvelles voies pour étudier les mystères liés à ces particules fondamentales. L’intégration des résultats avec les trois autres GPD pourrait dévoiler des aspects jusqu’ici insaisissables de la matière nucléaire.
Cet article explore comment la détection révolutionnaire des neutrons par le Central Neutron Detector modifie notre compréhension des particules subatomiques et pose les bases pour de futures recherches en physique des particules. Avec cette technologie innovante, les scientifiques espèrent déchiffrer davantage les secrets du noyau atomique et des forces qui régissent l’univers observable.
Source : Thomas Jefferson Lab
