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Concept
Matrice PMNS
Résumé
La matrice PMNS, ou Matrice Pontecorvo-Maki-Nakagawa-Sakata (parfois sans le P de Pontecorvo) désigne les travaux de , et Shōichi Sakata qui expliquent l'oscillation de neutrinos prédite par Bruno Pontecorvo en 1957. C’est une matrice unitaire (hormis dans le mécanisme de see-saw) servant de matrice de passage entre deux bases orthonormées de l'espace des états des neutrinos : d'une part la base des états propres (eigenstate) de saveur et d'autre part celle des états propres d'énergie ou de masse (eigenmass) des neutrinos. Dans les réactions faisant intervenir les neutrinos, ceux-ci sont produits dans un état de saveur bien défini (neutrino-électron, par exemple). Comme cet état se décompose comme une superposition d'états propres du Hamiltonien, de masses différentes, il n'est pas stationnaire mais évoluera au cours du temps pour donner lieu au phénomène d'oscillation de neutrinos.
En 1955, dans leur analyse de la désintégration du méson θ, Murray Gell-Mann et Abraham Pais proposent le concept d’, qui s’applique à une particule et son antiparticule, qui explique aussi le comportement du kaon. Deux ans plus tard, Pontecorvo étudie les résultats d’une expérience menée par Raymond Davis (qui préfigure l'expérience Homestake) dans laquelle un antineutrino devrait induire la désintégration du en et en déduit que l’oscillation de Gell-Mann−Pais s’applique au neutrino.
Dans la suite de ses réflexions, Pontecorvo s'interroge sur la désintégration du pion. Selon lui, si le pion ne se désintègre jamais en créant d’électron (il crée un muon), c’est qu’il existe une forme de neutrino que l’on ne connaît pas. L’article qu’il publie en 1960 sur ce sujet amène à une expérience réalisée au laboratoire national de Brookhaven qui met au jour la saveur muonique du neutrino ; l'état connu du neutrino auparavant devient la saveur électronique. Leon Lederman, Melvin Schwartz et Jack Steinberger qui ont mis l’expérience au point seront récompensés par le prix Nobel de physique en 1988.
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