Projets 2017
Motivation de l'expérience
L’objectif de l’expérience Stereo est la recherche d’une nouvelle particule: un neutrino stérile qui aurait une masse de l’ordre de 1 eV. L’existence d’une telle particule serait une évolution majeure du Modèle Standard, notre description actuelle des constituants élémentaires de la matière et de leur interaction. Sa découverte ouvrirait la voie à un nouveau pan de physique fondamentale à explorer, avec l’existence potentielle d’autres états de neutrinos stériles. Les neutrinos constituant le plus grand nombre de particules de matière dans l’univers, les conséquences de neutrinos stériles s’étendent en astrophysique (mécanisme d’explosion des étoiles et nucléosynthèse associée) et en cosmologie (formation des structures à grande échelle dans l’univers).
Articles de l'Irfu à l'origine de "l'anomalie réacteur":
L’accélérateur supraconducteur de l’installation Spiral2 au Ganil va fournir des faisceaux de très haute intensité au Super Séparateur Spectromètre S3. Ces expériences ouvriront de nouvelles perspectives pour l’étude des noyaux rares et les mécanismes de réaction à faible section efficaces, aux limites de la stabilité nucléaire. L’étude de ces noyaux instables a été identifié comme un aspect majeur du programme de physique de l’installation Spiral2-Phase 1 qui fournira des faisceaux d’ions lourds stables d’une intensité inégalée.
L’objet de recherche principal de ce programme est l'étude de la formation des noyaux superlourds et très déficients en neutrons. Ces noyaux pourront être produits en grande quantité par réaction de fusion-évaporation. Sélectionnés par le spectromètre S3, ils pourront notamment être étudiés par la mesure de leurs décroissances radioactives.
Compte-tenu des métiers regroupant la recherche scientifique, le développement technologique d’instruments, la gestion de projets et compte-tenu de ses activités, créatrices de valeur, l'Irfu a créé un réseau actif des anciens de l’Irfu fondé sur des valeurs communes telles que la solidarité et contribuant au rayonnement de l’Irfu.
Ce réseau permet en particulier d’instaurer et de mettre en place des actions de formation, des actions d’échanges entre anciens et étudiants/CDD actuels afin de les aider dans leur insertion professionnelle.
Vous travaillez ou avez travaillé à l’Irfu, vous êtes fier(e) de ses réalisations, vous êtes passionné(e) par sa science, vous souhaitez rester connecté(e), être informé(e), être en contact, échanger sur vos expériences, participer à des événements uniques : rejoignez le réseau !
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FALSTAFF a pour but de fournir des données précises sur les caractéristiques (distributions de masse, énergie cinétique) des fragments de fission et la multiplicité des neutrons pour la fission des actinides induite par des neutron de 500 keV à 20 MeV. Ces données sont particulièrement intéressantes pour le développement de la technologie des réacteurs rapides. Un grand nombre de résultats existe pour la fission induite par des neutrons thermiques mais certains n’ont pas la précision nécessaire ou sont partiels. Dans le domaine des neutrons rapides, peu de données sont disponibles.
La dépendance en énergie de la masse et de l’énergie cinétique des fragments aussi bien que de la multiplicité des neutrons sont des observables importantes pour l’étude du processus de fission. De nouvelles données permettront d’améliorer les prédictions, en particulier pour les noyaux difficiles à étudier expérimentalement. Le partage de l’énergie d’excitation, les effets pairs-impairs, l’énergie de déformation ainsi que les modes de fission sont quelques-uns des aspects que FALSTAFF permettra d’étudier.
Les distributions de masse seront obtenues à l’aide des mesures de temps de vol et d’énergie résiduelle. FALSTAFF mesurera la vitesse et l’énergie des deux fragments complémentaires en coïncidence. La résolution temporelle nécessaire sera obtenue avec des détecteurs MWPC-SEDs permettant d’atteindre une résolution de l’ordre de 120 ps. Des chambres à ionisation avec champ axial seront placées derrière les détecteurs stop afin de mesurer l’énergie résiduelle des fragments. La mesure de la vitesse et de l’énergie servira à déterminer la masse des fragments avant et après l’évaporation des neutrons. La multiplicité de ces neutrons sera donc déduite des masses pré et post évaporation. L’énergie d’excitation sera déterminée à partir de la mesure de l’énergie résiduelle.
L’expérience (IPN Orsay, Sept. 2017) dédiée à l’étalonnage de la chambre à ionisation est en cours d’analyse. Les tests du premier bras de FALSTAFF sont en cours à Saclay. En 2018 FALSTAFF sera installé auprès du réacteur Orphée afin de valider l’ensemble expérimental sous faisceau en étudiant la fission de l’235U. La construction du second bras est envisagée pour 2019.
Acronyme du projet ERC : MagBURST
Modélisation ab initio des explosions de supernovae extrêmes et des sursauts gamma
Titre de l'ERC : Vers une compréhension ab initio des explosions d'étoiles : les magnétars en tant que moteur central des hypernovae et des sursauts gamma
Porteur CEA : Jérôme Guilet
sPHENIX est un nouvel détecteur qui sera installé au RHIC, BNL. sPHENIX disposera des technologies les plus avancées pour étudier le plasma de quarks et de gluons fortement couplé en utilisant les jets et les saveur lourdes comme observables. L’objectif de sPHENIX est de comprendre la structure microscopique du plasma et reveler comment ca nature fortement couplé emerge à partir des interactions élémentaires entre quarks et gluons décrites pas la chromodynamique quantique.
Le principe du Concentrateur Solaire Quantique à Fibres Optiques à Retournement de Photons.
Issu de la recherche fondamentale sur les neutrinos, le Concentrateur Solaire Quantique (CSQ) constitué est une solution d'avenir low-cost et haut rendement pour l'énergie solaire photovoltaïque.
Le CSQ est contitué d'un tapis de Fibres Optiques à Retournement de Photons (FORP) piègeant la lumière solaire, la transformant et la guidant vers une cellule photovoltaïque.
Cette cellule photovoltaïque, formée d'une fine bandelette est disposée sur le périmètre de ce tapis de fibres.
Le concept de retournement de photons est obtenu en faisant coïncider simultanément trois effets quantiques : on fait coïncider la bande de longueur d'onde de fluorescence d'un colorant avec la bande interdite d'une fibre à cristal photonique, ainsi qu'un mode propre de cette fibre.
En pénétrant latéralement dans la fibre par la gaine transparente, la FORP agit comme un concentrateur spectral, en ramenant tout le flux d'énergie compris entre [400-900] nm jusqu'à 950 nm. Tandis qu'une simple fibre optique classique fluorescente en plastique ne laisse sortir que 6 % environ de la lumière solaire incidente, avec une FORP, les calculs théoriques prédisent 80 % à 100 % du flux de photons de la lumière solaire en sortie de fibre après un mètre de parcours environ.
Pour simplifier, la FORP transforme un faisceau de lumière polychromatique et omnidirectionnel en un faisceau de lumière monochromatique et monodirectionnel au maximum d'efficacité quantique du Silicium.
De ce fait, le Concentrateur Solaire Quantique est constitué de 99 % de Plastique et de 1 % de Silicium. Des rendements énergétiques supérieurs à 20 % sont a prévoir.
Avec un coût estimé à 10€/m², tout en ayant des rendements énergétiques élevés, le Concentrateur Solaire Quantique est une technologie de rupture très prometteuse.
En résumé, alors qu'aujourd'hui avec des panneaux solaires classiques, une centrale photovoltaïque de 1 GigaWatt crête coûte environ 1 milliard €, une centrale solaire utilisant la technologie du Concentrateur Solaire Quantique ne coûterait que quelques dizaines de milions €.
Avec une solution low-cost et à haut rendement, ce transfert technologique depuis la recherche fondamentale vers la recherche appliquée et l'industrie constitue une rupture à la fois technologique et économique pour le secteur de l'énergie solaire.
Parfaitement statique et toiturable, le Concentrateur Solaire Quantique ne nécessite pas un lourd et coûteux dispositif de suivi solaire (tracker) comme on en trouve dans le Photovoltaïque à concentration classique (CPV). De plus il peut fonctionner par temps partiellement voilé et ne requiert pas un ciel bleu constant pour focaliser l'image du soleil sur la cellule photovoltaïque comme avec une lentille, contrairement au CPV qui est rentable uniquement sous les tropiques. Par ailleurs, l'échauffement du Silicium des Concentrateurs Photovoltaïques classiques causé par les photons infrarouges inutilisés sur le Silicium est totalement évité. En effet, seuls parviennent au semi-conducteur les photons utiles à l'effet photoélectrique dans le Silicium, les autres n'étant pas transformés par la Fibre Optique à Retournement de Photons.
Les désintégrations double beta sans émission de neutrino (0νββ) sont des transitions nucléaires hypothétiques, dont l’existence donnerait des indications essentielles sur les propriétés des neutrinos comme la hiérarchie et l’échelle absolue de leurs masses. L’observation de ce processus prouverait que la conservation du nombre leptonique peut être violée et qu’il est necessaire d’étendre le modèle standard. L’expérience LUMINEU (Luminescent Underground Molybdenum Investigation for NEUtrino mass and nature – projet ANR français) se concentre sur l’étude de l’isotope 100Mo du molybdène, qui est un excellent candidat pour les expériences de recherche de double désintégration beta sans neutrino (Q0νββ = 3034 keV, avec une teneur isotopique naturelle raisonnablement haute - 9,7 % et une technologie d’enrichissement viable). Le point clé du projet LUMINEU est l’utilisation d’une technologie de détection innovante, basée sur des bolomètres scintillants cryogéniques. Un bolomètre scintillant se compose d’un absorbeur d’énergie (qui incorpore l’isotope ββ) équipé d’un capteur de température et couplé à un détecteur de lumière. Le signal, collecté à très basse température (typiquement < 20 mK pour les grands bolomètres), est l’impulsion thermique qui suit un dépôt d’énergie dans le cristal. Si l’absorbeur est également un scintillateur, il est possible de collecter en coïncidence les signaux de lumière, utiles pour séparer les signaux α et les signaux ϒ/β qui provoquent des émissions de lumière différentes lorsqu’une particule est absorbée. La technique bolométrique est ici utilisée dans ce qu’on appelle une approche « source = détecteur », qui combine haute résolution et grande efficacité.
LUMINEU est une activité de R&D qui promeut avec succès l’utilisation de bolomètres scintillants avec des cristaux de ZnMoO4 et de Li2MoO4 pour l’étude de la désintégration 0νββ du 100Mo. Dans le cadre de cette expérience, plusieurs détecteurs ont été testés sous terre au LSM (Laboratoire Souterrain de Modane) et au LNGS (Laboratori Nazionali del Gran Sasso). En particulier nous avons été en mesure de produire différents cristaux scintillants enrichis de Li2100MoO4 (enrichis à 99,9 % en 100Mo produits au NIIC (Novosibirsk, Russie)).
LUMINEU a ouvert la voie à la prochaine étape de l’expérience, appelée CUPID-Mo, une matrice de 20 cristaux de Li2100MoO4 (~ 3 kg de 100Mo) équipés de thermistances NTD au germanium (capteurs de température particuliers) et couplés à des détecteurs de lumière au germanium. L’objectif principal de CUPID-Mo est de prouver la possibilité d’atteindre un taux de bruit de fond inférieur à 10-3 coups x kg x an. Ce démonstrateur fait partie du projet CUPID, une expérience bolométrique à l’échelle de la tonne proposée comme suite à l’expérience CUORE.
Contacts
Acronyme du projet ERC : MagBURST
Modélisation ab initio des explosions de supernovae extrêmes et des sursauts gamma
Titre de l'ERC : Vers une compréhension ab initio des explosions d'étoiles : les magnétars en tant que moteur central des hypernovae et des sursauts gamma
Porteur CEA : Jérôme Guilet
ArTéMiS est une caméra dédiée à la recherche en astrophysique dans le domaine submillimétrique.
Elle est installée sur le télescope APEX, dans le désert d’Atacama au Chili, à 5100 m d’altitude.
ArTéMiS est le seul instrument imageur disponible pour ces longueurs d’onde (observations simultanées à 350 et 450 microns) dans l’hémisphère sud. L’accès à cet instrument est offert à l’ensemble de la communauté astronomique, via les appels à propositions de l’ESO et de l’OSO.
Motivation de l'expérience
L’objectif de l’expérience Stereo est la recherche d’une nouvelle particule: un neutrino stérile qui aurait une masse de l’ordre de 1 eV. L’existence d’une telle particule serait une évolution majeure du Modèle Standard, notre description actuelle des constituants élémentaires de la matière et de leur interaction. Sa découverte ouvrirait la voie à un nouveau pan de physique fondamentale à explorer, avec l’existence potentielle d’autres états de neutrinos stériles. Les neutrinos constituant le plus grand nombre de particules de matière dans l’univers, les conséquences de neutrinos stériles s’étendent en astrophysique (mécanisme d’explosion des étoiles et nucléosynthèse associée) et en cosmologie (formation des structures à grande échelle dans l’univers).
Articles de l'Irfu à l'origine de "l'anomalie réacteur":
Le principe du Concentrateur Solaire Quantique à Fibres Optiques à Retournement de Photons.
Issu de la recherche fondamentale sur les neutrinos, le Concentrateur Solaire Quantique (CSQ) constitué est une solution d'avenir low-cost et haut rendement pour l'énergie solaire photovoltaïque.
Le CSQ est contitué d'un tapis de Fibres Optiques à Retournement de Photons (FORP) piègeant la lumière solaire, la transformant et la guidant vers une cellule photovoltaïque.
Cette cellule photovoltaïque, formée d'une fine bandelette est disposée sur le périmètre de ce tapis de fibres.
Le concept de retournement de photons est obtenu en faisant coïncider simultanément trois effets quantiques : on fait coïncider la bande de longueur d'onde de fluorescence d'un colorant avec la bande interdite d'une fibre à cristal photonique, ainsi qu'un mode propre de cette fibre.
En pénétrant latéralement dans la fibre par la gaine transparente, la FORP agit comme un concentrateur spectral, en ramenant tout le flux d'énergie compris entre [400-900] nm jusqu'à 950 nm. Tandis qu'une simple fibre optique classique fluorescente en plastique ne laisse sortir que 6 % environ de la lumière solaire incidente, avec une FORP, les calculs théoriques prédisent 80 % à 100 % du flux de photons de la lumière solaire en sortie de fibre après un mètre de parcours environ.
Pour simplifier, la FORP transforme un faisceau de lumière polychromatique et omnidirectionnel en un faisceau de lumière monochromatique et monodirectionnel au maximum d'efficacité quantique du Silicium.
De ce fait, le Concentrateur Solaire Quantique est constitué de 99 % de Plastique et de 1 % de Silicium. Des rendements énergétiques supérieurs à 20 % sont a prévoir.
Avec un coût estimé à 10€/m², tout en ayant des rendements énergétiques élevés, le Concentrateur Solaire Quantique est une technologie de rupture très prometteuse.
En résumé, alors qu'aujourd'hui avec des panneaux solaires classiques, une centrale photovoltaïque de 1 GigaWatt crête coûte environ 1 milliard €, une centrale solaire utilisant la technologie du Concentrateur Solaire Quantique ne coûterait que quelques dizaines de milions €.
Avec une solution low-cost et à haut rendement, ce transfert technologique depuis la recherche fondamentale vers la recherche appliquée et l'industrie constitue une rupture à la fois technologique et économique pour le secteur de l'énergie solaire.
Parfaitement statique et toiturable, le Concentrateur Solaire Quantique ne nécessite pas un lourd et coûteux dispositif de suivi solaire (tracker) comme on en trouve dans le Photovoltaïque à concentration classique (CPV). De plus il peut fonctionner par temps partiellement voilé et ne requiert pas un ciel bleu constant pour focaliser l'image du soleil sur la cellule photovoltaïque comme avec une lentille, contrairement au CPV qui est rentable uniquement sous les tropiques. Par ailleurs, l'échauffement du Silicium des Concentrateurs Photovoltaïques classiques causé par les photons infrarouges inutilisés sur le Silicium est totalement évité. En effet, seuls parviennent au semi-conducteur les photons utiles à l'effet photoélectrique dans le Silicium, les autres n'étant pas transformés par la Fibre Optique à Retournement de Photons.
Les désintégrations double beta sans émission de neutrino (0νββ) sont des transitions nucléaires hypothétiques, dont l’existence donnerait des indications essentielles sur les propriétés des neutrinos comme la hiérarchie et l’échelle absolue de leurs masses. L’observation de ce processus prouverait que la conservation du nombre leptonique peut être violée et qu’il est necessaire d’étendre le modèle standard. L’expérience LUMINEU (Luminescent Underground Molybdenum Investigation for NEUtrino mass and nature – projet ANR français) se concentre sur l’étude de l’isotope 100Mo du molybdène, qui est un excellent candidat pour les expériences de recherche de double désintégration beta sans neutrino (Q0νββ = 3034 keV, avec une teneur isotopique naturelle raisonnablement haute - 9,7 % et une technologie d’enrichissement viable). Le point clé du projet LUMINEU est l’utilisation d’une technologie de détection innovante, basée sur des bolomètres scintillants cryogéniques. Un bolomètre scintillant se compose d’un absorbeur d’énergie (qui incorpore l’isotope ββ) équipé d’un capteur de température et couplé à un détecteur de lumière. Le signal, collecté à très basse température (typiquement < 20 mK pour les grands bolomètres), est l’impulsion thermique qui suit un dépôt d’énergie dans le cristal. Si l’absorbeur est également un scintillateur, il est possible de collecter en coïncidence les signaux de lumière, utiles pour séparer les signaux α et les signaux ϒ/β qui provoquent des émissions de lumière différentes lorsqu’une particule est absorbée. La technique bolométrique est ici utilisée dans ce qu’on appelle une approche « source = détecteur », qui combine haute résolution et grande efficacité.
LUMINEU est une activité de R&D qui promeut avec succès l’utilisation de bolomètres scintillants avec des cristaux de ZnMoO4 et de Li2MoO4 pour l’étude de la désintégration 0νββ du 100Mo. Dans le cadre de cette expérience, plusieurs détecteurs ont été testés sous terre au LSM (Laboratoire Souterrain de Modane) et au LNGS (Laboratori Nazionali del Gran Sasso). En particulier nous avons été en mesure de produire différents cristaux scintillants enrichis de Li2100MoO4 (enrichis à 99,9 % en 100Mo produits au NIIC (Novosibirsk, Russie)).
LUMINEU a ouvert la voie à la prochaine étape de l’expérience, appelée CUPID-Mo, une matrice de 20 cristaux de Li2100MoO4 (~ 3 kg de 100Mo) équipés de thermistances NTD au germanium (capteurs de température particuliers) et couplés à des détecteurs de lumière au germanium. L’objectif principal de CUPID-Mo est de prouver la possibilité d’atteindre un taux de bruit de fond inférieur à 10-3 coups x kg x an. Ce démonstrateur fait partie du projet CUPID, une expérience bolométrique à l’échelle de la tonne proposée comme suite à l’expérience CUORE.
Contacts
Motivation de l'expérience
L’objectif de l’expérience Stereo est la recherche d’une nouvelle particule: un neutrino stérile qui aurait une masse de l’ordre de 1 eV. L’existence d’une telle particule serait une évolution majeure du Modèle Standard, notre description actuelle des constituants élémentaires de la matière et de leur interaction. Sa découverte ouvrirait la voie à un nouveau pan de physique fondamentale à explorer, avec l’existence potentielle d’autres états de neutrinos stériles. Les neutrinos constituant le plus grand nombre de particules de matière dans l’univers, les conséquences de neutrinos stériles s’étendent en astrophysique (mécanisme d’explosion des étoiles et nucléosynthèse associée) et en cosmologie (formation des structures à grande échelle dans l’univers).
Articles de l'Irfu à l'origine de "l'anomalie réacteur":
L’accélérateur supraconducteur de l’installation Spiral2 au Ganil va fournir des faisceaux de très haute intensité au Super Séparateur Spectromètre S3. Ces expériences ouvriront de nouvelles perspectives pour l’étude des noyaux rares et les mécanismes de réaction à faible section efficaces, aux limites de la stabilité nucléaire. L’étude de ces noyaux instables a été identifié comme un aspect majeur du programme de physique de l’installation Spiral2-Phase 1 qui fournira des faisceaux d’ions lourds stables d’une intensité inégalée.
L’objet de recherche principal de ce programme est l'étude de la formation des noyaux superlourds et très déficients en neutrons. Ces noyaux pourront être produits en grande quantité par réaction de fusion-évaporation. Sélectionnés par le spectromètre S3, ils pourront notamment être étudiés par la mesure de leurs décroissances radioactives.
FALSTAFF a pour but de fournir des données précises sur les caractéristiques (distributions de masse, énergie cinétique) des fragments de fission et la multiplicité des neutrons pour la fission des actinides induite par des neutron de 500 keV à 20 MeV. Ces données sont particulièrement intéressantes pour le développement de la technologie des réacteurs rapides. Un grand nombre de résultats existe pour la fission induite par des neutrons thermiques mais certains n’ont pas la précision nécessaire ou sont partiels. Dans le domaine des neutrons rapides, peu de données sont disponibles.
La dépendance en énergie de la masse et de l’énergie cinétique des fragments aussi bien que de la multiplicité des neutrons sont des observables importantes pour l’étude du processus de fission. De nouvelles données permettront d’améliorer les prédictions, en particulier pour les noyaux difficiles à étudier expérimentalement. Le partage de l’énergie d’excitation, les effets pairs-impairs, l’énergie de déformation ainsi que les modes de fission sont quelques-uns des aspects que FALSTAFF permettra d’étudier.
Les distributions de masse seront obtenues à l’aide des mesures de temps de vol et d’énergie résiduelle. FALSTAFF mesurera la vitesse et l’énergie des deux fragments complémentaires en coïncidence. La résolution temporelle nécessaire sera obtenue avec des détecteurs MWPC-SEDs permettant d’atteindre une résolution de l’ordre de 120 ps. Des chambres à ionisation avec champ axial seront placées derrière les détecteurs stop afin de mesurer l’énergie résiduelle des fragments. La mesure de la vitesse et de l’énergie servira à déterminer la masse des fragments avant et après l’évaporation des neutrons. La multiplicité de ces neutrons sera donc déduite des masses pré et post évaporation. L’énergie d’excitation sera déterminée à partir de la mesure de l’énergie résiduelle.
L’expérience (IPN Orsay, Sept. 2017) dédiée à l’étalonnage de la chambre à ionisation est en cours d’analyse. Les tests du premier bras de FALSTAFF sont en cours à Saclay. En 2018 FALSTAFF sera installé auprès du réacteur Orphée afin de valider l’ensemble expérimental sous faisceau en étudiant la fission de l’235U. La construction du second bras est envisagée pour 2019.
sPHENIX est un nouvel détecteur qui sera installé au RHIC, BNL. sPHENIX disposera des technologies les plus avancées pour étudier le plasma de quarks et de gluons fortement couplé en utilisant les jets et les saveur lourdes comme observables. L’objectif de sPHENIX est de comprendre la structure microscopique du plasma et reveler comment ca nature fortement couplé emerge à partir des interactions élémentaires entre quarks et gluons décrites pas la chromodynamique quantique.
Motivation de l'expérience
L’objectif de l’expérience Stereo est la recherche d’une nouvelle particule: un neutrino stérile qui aurait une masse de l’ordre de 1 eV. L’existence d’une telle particule serait une évolution majeure du Modèle Standard, notre description actuelle des constituants élémentaires de la matière et de leur interaction. Sa découverte ouvrirait la voie à un nouveau pan de physique fondamentale à explorer, avec l’existence potentielle d’autres états de neutrinos stériles. Les neutrinos constituant le plus grand nombre de particules de matière dans l’univers, les conséquences de neutrinos stériles s’étendent en astrophysique (mécanisme d’explosion des étoiles et nucléosynthèse associée) et en cosmologie (formation des structures à grande échelle dans l’univers).
Articles de l'Irfu à l'origine de "l'anomalie réacteur":
L’accélérateur supraconducteur de l’installation Spiral2 au Ganil va fournir des faisceaux de très haute intensité au Super Séparateur Spectromètre S3. Ces expériences ouvriront de nouvelles perspectives pour l’étude des noyaux rares et les mécanismes de réaction à faible section efficaces, aux limites de la stabilité nucléaire. L’étude de ces noyaux instables a été identifié comme un aspect majeur du programme de physique de l’installation Spiral2-Phase 1 qui fournira des faisceaux d’ions lourds stables d’une intensité inégalée.
L’objet de recherche principal de ce programme est l'étude de la formation des noyaux superlourds et très déficients en neutrons. Ces noyaux pourront être produits en grande quantité par réaction de fusion-évaporation. Sélectionnés par le spectromètre S3, ils pourront notamment être étudiés par la mesure de leurs décroissances radioactives.
FALSTAFF a pour but de fournir des données précises sur les caractéristiques (distributions de masse, énergie cinétique) des fragments de fission et la multiplicité des neutrons pour la fission des actinides induite par des neutron de 500 keV à 20 MeV. Ces données sont particulièrement intéressantes pour le développement de la technologie des réacteurs rapides. Un grand nombre de résultats existe pour la fission induite par des neutrons thermiques mais certains n’ont pas la précision nécessaire ou sont partiels. Dans le domaine des neutrons rapides, peu de données sont disponibles.
La dépendance en énergie de la masse et de l’énergie cinétique des fragments aussi bien que de la multiplicité des neutrons sont des observables importantes pour l’étude du processus de fission. De nouvelles données permettront d’améliorer les prédictions, en particulier pour les noyaux difficiles à étudier expérimentalement. Le partage de l’énergie d’excitation, les effets pairs-impairs, l’énergie de déformation ainsi que les modes de fission sont quelques-uns des aspects que FALSTAFF permettra d’étudier.
Les distributions de masse seront obtenues à l’aide des mesures de temps de vol et d’énergie résiduelle. FALSTAFF mesurera la vitesse et l’énergie des deux fragments complémentaires en coïncidence. La résolution temporelle nécessaire sera obtenue avec des détecteurs MWPC-SEDs permettant d’atteindre une résolution de l’ordre de 120 ps. Des chambres à ionisation avec champ axial seront placées derrière les détecteurs stop afin de mesurer l’énergie résiduelle des fragments. La mesure de la vitesse et de l’énergie servira à déterminer la masse des fragments avant et après l’évaporation des neutrons. La multiplicité de ces neutrons sera donc déduite des masses pré et post évaporation. L’énergie d’excitation sera déterminée à partir de la mesure de l’énergie résiduelle.
L’expérience (IPN Orsay, Sept. 2017) dédiée à l’étalonnage de la chambre à ionisation est en cours d’analyse. Les tests du premier bras de FALSTAFF sont en cours à Saclay. En 2018 FALSTAFF sera installé auprès du réacteur Orphée afin de valider l’ensemble expérimental sous faisceau en étudiant la fission de l’235U. La construction du second bras est envisagée pour 2019.
Le principe du Concentrateur Solaire Quantique à Fibres Optiques à Retournement de Photons.
Issu de la recherche fondamentale sur les neutrinos, le Concentrateur Solaire Quantique (CSQ) constitué est une solution d'avenir low-cost et haut rendement pour l'énergie solaire photovoltaïque.
Le CSQ est contitué d'un tapis de Fibres Optiques à Retournement de Photons (FORP) piègeant la lumière solaire, la transformant et la guidant vers une cellule photovoltaïque.
Cette cellule photovoltaïque, formée d'une fine bandelette est disposée sur le périmètre de ce tapis de fibres.
Le concept de retournement de photons est obtenu en faisant coïncider simultanément trois effets quantiques : on fait coïncider la bande de longueur d'onde de fluorescence d'un colorant avec la bande interdite d'une fibre à cristal photonique, ainsi qu'un mode propre de cette fibre.
En pénétrant latéralement dans la fibre par la gaine transparente, la FORP agit comme un concentrateur spectral, en ramenant tout le flux d'énergie compris entre [400-900] nm jusqu'à 950 nm. Tandis qu'une simple fibre optique classique fluorescente en plastique ne laisse sortir que 6 % environ de la lumière solaire incidente, avec une FORP, les calculs théoriques prédisent 80 % à 100 % du flux de photons de la lumière solaire en sortie de fibre après un mètre de parcours environ.
Pour simplifier, la FORP transforme un faisceau de lumière polychromatique et omnidirectionnel en un faisceau de lumière monochromatique et monodirectionnel au maximum d'efficacité quantique du Silicium.
De ce fait, le Concentrateur Solaire Quantique est constitué de 99 % de Plastique et de 1 % de Silicium. Des rendements énergétiques supérieurs à 20 % sont a prévoir.
Avec un coût estimé à 10€/m², tout en ayant des rendements énergétiques élevés, le Concentrateur Solaire Quantique est une technologie de rupture très prometteuse.
En résumé, alors qu'aujourd'hui avec des panneaux solaires classiques, une centrale photovoltaïque de 1 GigaWatt crête coûte environ 1 milliard €, une centrale solaire utilisant la technologie du Concentrateur Solaire Quantique ne coûterait que quelques dizaines de milions €.
Avec une solution low-cost et à haut rendement, ce transfert technologique depuis la recherche fondamentale vers la recherche appliquée et l'industrie constitue une rupture à la fois technologique et économique pour le secteur de l'énergie solaire.
Parfaitement statique et toiturable, le Concentrateur Solaire Quantique ne nécessite pas un lourd et coûteux dispositif de suivi solaire (tracker) comme on en trouve dans le Photovoltaïque à concentration classique (CPV). De plus il peut fonctionner par temps partiellement voilé et ne requiert pas un ciel bleu constant pour focaliser l'image du soleil sur la cellule photovoltaïque comme avec une lentille, contrairement au CPV qui est rentable uniquement sous les tropiques. Par ailleurs, l'échauffement du Silicium des Concentrateurs Photovoltaïques classiques causé par les photons infrarouges inutilisés sur le Silicium est totalement évité. En effet, seuls parviennent au semi-conducteur les photons utiles à l'effet photoélectrique dans le Silicium, les autres n'étant pas transformés par la Fibre Optique à Retournement de Photons.
Les désintégrations double beta sans émission de neutrino (0νββ) sont des transitions nucléaires hypothétiques, dont l’existence donnerait des indications essentielles sur les propriétés des neutrinos comme la hiérarchie et l’échelle absolue de leurs masses. L’observation de ce processus prouverait que la conservation du nombre leptonique peut être violée et qu’il est necessaire d’étendre le modèle standard. L’expérience LUMINEU (Luminescent Underground Molybdenum Investigation for NEUtrino mass and nature – projet ANR français) se concentre sur l’étude de l’isotope 100Mo du molybdène, qui est un excellent candidat pour les expériences de recherche de double désintégration beta sans neutrino (Q0νββ = 3034 keV, avec une teneur isotopique naturelle raisonnablement haute - 9,7 % et une technologie d’enrichissement viable). Le point clé du projet LUMINEU est l’utilisation d’une technologie de détection innovante, basée sur des bolomètres scintillants cryogéniques. Un bolomètre scintillant se compose d’un absorbeur d’énergie (qui incorpore l’isotope ββ) équipé d’un capteur de température et couplé à un détecteur de lumière. Le signal, collecté à très basse température (typiquement < 20 mK pour les grands bolomètres), est l’impulsion thermique qui suit un dépôt d’énergie dans le cristal. Si l’absorbeur est également un scintillateur, il est possible de collecter en coïncidence les signaux de lumière, utiles pour séparer les signaux α et les signaux ϒ/β qui provoquent des émissions de lumière différentes lorsqu’une particule est absorbée. La technique bolométrique est ici utilisée dans ce qu’on appelle une approche « source = détecteur », qui combine haute résolution et grande efficacité.
LUMINEU est une activité de R&D qui promeut avec succès l’utilisation de bolomètres scintillants avec des cristaux de ZnMoO4 et de Li2MoO4 pour l’étude de la désintégration 0νββ du 100Mo. Dans le cadre de cette expérience, plusieurs détecteurs ont été testés sous terre au LSM (Laboratoire Souterrain de Modane) et au LNGS (Laboratori Nazionali del Gran Sasso). En particulier nous avons été en mesure de produire différents cristaux scintillants enrichis de Li2100MoO4 (enrichis à 99,9 % en 100Mo produits au NIIC (Novosibirsk, Russie)).
LUMINEU a ouvert la voie à la prochaine étape de l’expérience, appelée CUPID-Mo, une matrice de 20 cristaux de Li2100MoO4 (~ 3 kg de 100Mo) équipés de thermistances NTD au germanium (capteurs de température particuliers) et couplés à des détecteurs de lumière au germanium. L’objectif principal de CUPID-Mo est de prouver la possibilité d’atteindre un taux de bruit de fond inférieur à 10-3 coups x kg x an. Ce démonstrateur fait partie du projet CUPID, une expérience bolométrique à l’échelle de la tonne proposée comme suite à l’expérience CUORE.
Contacts
FRESCA2 est un aimant dipolaire de 1,5 m de long conçu pour fournir un champ central de 13 T à 4,2 K dans une ouverture de 100 mm avec une homogénéité de l’ordre du % sur 700 mm.
La géométrie retenue est une configuration en blocs ; chaque pôle est constitué de 2 bobines « racetrack », formées chacune de deux couches de conducteur ayant les têtes inclinées pour dégager l’ouverture. Le conducteur est un câble en Nb3Sn de type Rutherford, constitué de 40 brins de 1 mm de diamètre.
14,6 T @ 1.9 K : record de champ pour un dipôle de 100 mm d’ouverture.
Lors d’une première phase de test au CERN dans la station de test cryogénique du SM18, le dipôle FRESCA2 avait atteint un champ de 13.3 T (cf. fait marquant du 20/09/2017). Après augmentation du préchargement mécanique de l’aimant, une nouvelle série de tests en avril 2018 a permis au dipôle FRESCA2 d’atteindre 14,6 T à la température de 1.9 K, un nouveau record de champ pour un dipôle de cette ouverture. Lors de ces essais, la stabilité de son fonctionnement a été validée respectivement à 14,4 T et 1.9 K et à 13.6 T et 4,5 K. Le dipôle a ainsi été qualifié : il va pouvoir maintenant être utilisé comme une station d’essai pour accueillir en particulier les tests de petits aimants réalisés à partir de supraconducteur à haute température critique.
FRESCA2 est un aimant dipolaire de 1,5 m de long conçu pour fournir un champ central de 13 T à 4,2 K dans une ouverture de 100 mm avec une homogénéité de l’ordre du % sur 700 mm.
La géométrie retenue est une configuration en blocs ; chaque pôle est constitué de 2 bobines « racetrack », formées chacune de deux couches de conducteur ayant les têtes inclinées pour dégager l’ouverture. Le conducteur est un câble en Nb3Sn de type Rutherford, constitué de 40 brins de 1 mm de diamètre.
14,6 T @ 1.9 K : record de champ pour un dipôle de 100 mm d’ouverture.
Lors d’une première phase de test au CERN dans la station de test cryogénique du SM18, le dipôle FRESCA2 avait atteint un champ de 13.3 T (cf. fait marquant du 20/09/2017). Après augmentation du préchargement mécanique de l’aimant, une nouvelle série de tests en avril 2018 a permis au dipôle FRESCA2 d’atteindre 14,6 T à la température de 1.9 K, un nouveau record de champ pour un dipôle de cette ouverture. Lors de ces essais, la stabilité de son fonctionnement a été validée respectivement à 14,4 T et 1.9 K et à 13.6 T et 4,5 K. Le dipôle a ainsi été qualifié : il va pouvoir maintenant être utilisé comme une station d’essai pour accueillir en particulier les tests de petits aimants réalisés à partir de supraconducteur à haute température critique.
Le projet European-XFEL est une source de lumière dite de 4e génération qui produira des flash-laser extrêmement brillants (~ 1033 photons/s/mm2/mrad2) et ultra-courts (~10-100 fs) de rayons X jusqu’à 0,5 Å de longueur d’onde. Le but est de micro-photographier des structures et des processus physiques, chimiques ou biologiques afin d’en révéler la cinétique grâce à une exposition lumineuse jamais atteinte.
Clic (Compact Linear Collider) est un projet de collisionneur linéaire d’électrons-positons pour la physique des très hautes énergies, et est un candidat potentiel pour succéder aux expériences du LHC. Le collisionneur Clic vise une énergie de collision de 0,38 à 3 TeV et une luminosité de 1 à 2,1034 cm-2s-1 sur une distance de 11 à 50 km. Il s’appuie sur un concept novateur « d’accélération à deux faisceaux » à la fréquence élevée de 12 GHz et un gradient accélérateur très élevé de 100 MV/m. Ce nouveau concept est étudié expérimentalement sur la plateforme d’essai Clic Test Facility (CTF3) au Cern.
