23 juillet 2013

A l’occasion de la conférence EPS-HEP 2013, grand rendez-vous de la physique des hautes énergies qui se déroule à Stockholm du 18 au 24 juillet, la collaboration internationale T2K, à laquelle participent des physiciens du CEA et du CNRS,  annonce la découverte d’un nouveau type d’oscillation de neutrino correspondant à la transformation d’un neutrino muonique en un neutrino électronique. En 2011, les physiciens de T2K avaient réussi à détecter un premier signal de ce type de transformation. Aujourd’hui, grâce à l’accumulation de nouvelles données, environ 3,5 fois supérieures à celles obtenues en 2011, les physiciens de l’expérience T2K apportent la preuve de l’existence d’un tel phénomène, avec une incertitude inférieure à une part sur mille milliards. Cette découverte établit pour la première fois de manière non ambigüe l’apparition, au point de détection, d’un neutrino de saveur bien définie (type électronique), différente de celle que le neutrino possédait au départ, au moment de sa création (type muonique).

22 juillet 2013

Le concept de Distributions de Partons Généralisées (GPD) s’est avéré dès son introduction un outil performant pour l’étude de la structure des protons et neutrons (nucléons). Les quarks et les gluons, désignés sous le terme de partons, sont les constituants élémentaires du nucléon et sont soumis à l’interaction forte. Un des enjeux de la physique moderne consiste à reconstruire les caractéristiques bien connues des nucléons (masse, spin, etc.) à partir des propriétés fondamentales de leurs constituants élémentaires. Le Service de Physique Nucléaire de l’Irfu est un des acteurs majeurs au niveau mondial des études théoriques et expérimentales des GPD. Ces distributions, accessibles au travers de réactions exclusives (où toutes les particules de l’état final sont détectées) à haute énergie, rendent possible une représentation tridimensionnelle du nucléon. C’est une fenêtre ouverte sur la dynamique quantique et relativiste de particules assujetties au confinement, une des caractéristiques essentielles et encore énigmatiques de l’interaction forte. En outre, la connaissance des GPD permettra de clarifier de manière définitive l’origine du spin du nucléon.

11 juin 2013

Le détecteur Nucifer vient de détecter ses premiers neutrinos à Saclay auprès du réacteur Osiris. Fruit d’une collaboration de différentes directions du CEA (DSM, DEN et DAM), du CNRS et du Max Planck Institut für Kernphysik, il s’agit de l’expérience ‘neutrino’ la plus proche d’un cœur compact de réacteur nucléaire jamais réalisée.  Placé à quelques mètres d’un réacteur de recherche (Osiris) ou d’une dizaine de mètres d’un réacteur de puissance(Chooz), ce détecteur permet un suivi en temps réel de la composition du combustible, en particulier de la quantité de plutonium produite dans le cœur.

Il est considéré par  l’AIEA comme un démonstrateur pour la surveillance des futures installations nucléaires civiles.

Au-delà de l’application à la surveillance des centrales, premier objectif de ce projet, Nucifer pourrait aussi fournir un premier test de l’anomalie des antineutrinos de réacteurs . En effet, aucune expérience n’a jamais détecté de neutrinos à une si courte distance d’un cœur compact (seulement 7m !). Cette configuration est adaptée à la mise en évidence d’un nouvel hypothétique 4ème type de neutrino d’une masse proche d’un eV/c². Elle pourrait apporter des éléments nouveaux en réponse au déficit en antineutrinos observé par une vingtaine d’expériences depuis plusieurs décennies.

26 avril 2013

L’Irfu poursuit ses efforts dans le développement de détecteurs gazeux utilisant la technologie Micromégas. Ce type de détecteur pourrait équiper le futur collisionneur linéaire : ILC (International Linear Collider) à l'horizon 2030. L’ILC, proposé pour succéder au Large Hadron Collider (LHC), serait conçu pour produire des collisions électron-positron de 500 GeV. Pendant que les tractations pour la possible réalisation d’un tel accélérateur s’intensifient au niveau mondial, un pas important a été franchi à DESY (Allemagne) avec la mise en place réussie d’un prototype de détecteur de traces à haute résolution spatiale avec une électronique compacte.

17 avril 2013

 

Le faisceau de positons développé à l’Irfu pour l’expérience GBAR vient de produire ses premiers lots de positronium, une étape importante pour la collaboration GBAR qui vise à produire des atomes d'antihydrogène et à mesurer leur chute libre pour comprendre comment la gravitation agit sur l'antimatièrere.

Produire du positronium est une étape indispensable au projet. Ceci a été possible grace à la mise au point d'une source intense de positons, ce qui interesse plusieurs domaines industriels de pointe. Une start-up est en cours de montage pour exploiter ce concept.

28 mars 2013

 

Depuis l'annonce spectaculaire de juillet 2012, les physiciens ont analysé deux fois et demie plus de données que ce qui était alors disponible. Leurs derniers résultats ont été présentés jeudi 7 mars à La Thuile, dans les Alpes italiennes, lors des "Rencontres de Moriond", la première conférence de physique majeure de l'année. 

28 février 2013

 

 

L’expérience T2K au Japon, à laquelle participent des physiciens de l’Irfu, vient de montrer qu’il existerait une symétrie de comportement entre le neutrino muon et le neutrino tau, deux des trois formes sous lesquelles les neutrinos peuvent exister successivement.


L’expérience T2K au Japon étudie le mécanisme d’oscillation quantique de
neutrinos, ces particules élémentaires qui existent sous trois formes ou saveurs :
électron, muon et tau. Il est possible de produire un neutrino d'une saveur et de
le détecter un peu plus loin sous une autre forme. L'ensemble de ces
transformations est régi par plusieurs angles, appelés encore angles de mélange.
Après avoir mesuré, pour la première fois en 2011, l’angle lié à l’apparition de
neutrinos électron à partir de neutrinos muon, T2K s’est attelé à la mesure de
l’angle reliant les neutrinos muon et tau (θ23). Depuis plusieurs années, les
théoriciens s'intéressent de près à ce paramètre très proche de la valeur de 45°,
dite de mélange maximal, qui suggère l'existence d'une symétrie entre le
neutrino muon et le neutrino tau. T2K vient d’effectuer la mesure de cet angle la
plus précise à ce jour, en confirmant sa valeur de 45°. Ce résultat a été obtenu
avec seulement 4% de la statistique qui sera accumulée à la fin de l’expérience.
T2K va donc encore améliorer la sensibilité de cette mesure et pourra enregistrer
d’éventuelles déviations de faible amplitude par rapport à la valeur de 45°. Il
appartient maintenant aux théoriciens de faire le meilleur usage possible de cette
valeur dans de nouveaux modèles de physique !
 

11 janvier 2013

 

Le 14 décembre 2012, « Physics World » a dévoilé sa liste des dix percées scientifiques  en physique pour l’année 2012. Des physiciens du Service de Physique des Particules de l’Irfu sont impliqués dans trois des quatre plus importantes publications de 2012 selon ce classement. La première place revient à la découverte d’une nouvelle particule compatible avec le boson de Higgs par les expériences ATLAS et CMS sur le LHC au CERN. La quatrième est remportée par l’observation du mouvement des amas de galaxies par l’expérience BOSS. Classée en troisième position figure la première mesure directe de la violation de l’invariance par renversement du temps effectuée par la collaboration BABAR. Ce résultat qui est expliqué ci-dessous.

05 novembre 2013

En reproduisant des conditions comparables à celles qui régnaient dans les premiers instants de l’Univers, on s’attend à créer un nouvel état de la matière, le plasma de quarks et de gluons. Ces conditions extrêmes de température et de densité d’énergie sont réunies lors des interactions d’ions lourds au LHC. Très dense et très chaud, le milieu formé est réduit à  une « soupe » où ne figurent que les constituants les plus élémentaires de la matière, un plasma de quarks et de gluons (QGP). L’Univers serait passé par cette phase quelques microsecondes après le Big Bang. ALICE avait déjà révélé l’existence de mouvements collectifs au sein du plasma, des particules légères s'entraînant les unes les autres dans une direction privilégiée. L’énergie atteinte dans les collisions d’ions plomb au LHC est telle que des particules très massives (comme les quarks charmés composant les J/psi) peuvent être entrainées et produire ainsi un taux de J/psi plus important dans la direction d'écoulement du plasma. C'est ce flot qui vient d’être observé par la Collaboration ALICE!

 

22 juillet 2013

Le concept de Distributions de Partons Généralisées (GPD) s’est avéré dès son introduction un outil performant pour l’étude de la structure des protons et neutrons (nucléons). Les quarks et les gluons, désignés sous le terme de partons, sont les constituants élémentaires du nucléon et sont soumis à l’interaction forte. Un des enjeux de la physique moderne consiste à reconstruire les caractéristiques bien connues des nucléons (masse, spin, etc.) à partir des propriétés fondamentales de leurs constituants élémentaires. Le Service de Physique Nucléaire de l’Irfu est un des acteurs majeurs au niveau mondial des études théoriques et expérimentales des GPD. Ces distributions, accessibles au travers de réactions exclusives (où toutes les particules de l’état final sont détectées) à haute énergie, rendent possible une représentation tridimensionnelle du nucléon. C’est une fenêtre ouverte sur la dynamique quantique et relativiste de particules assujetties au confinement, une des caractéristiques essentielles et encore énigmatiques de l’interaction forte. En outre, la connaissance des GPD permettra de clarifier de manière définitive l’origine du spin du nucléon.

20 juillet 2013
La cible d’Hydrogène liquide du dispositif MINOS a été testée avec succès dans les salles de l’accélérateur de RIKEN au Japon. Le projet MINOS a pour but d’étudier les propriétés des noyaux très exotiques par réaction avec les protons de la cible d’Hydrogène. La connaissance des noyaux exotiques est fondamentale pour généraliser et rendre plus prédictifs les modèles microscopiques qui décrivent la structure du noyau.
30 mars 2013

 

De nouveaux résultats expérimentaux permettent de tester l’hypothèse de couches nucléaires pour les noyaux atomiques éloignés de la vallée de la stabilité nucléaire. Alors que des travaux antérieurs aboutissent à des conclusions contradictoires, nos mesures de transfert récentes effectuées au GANIL montrent une faible dépendance des corrélations avec l’asymétrie proton-neutron en accord avec les meilleurs modèles ab initio de structure du noyau. Elles plaident en faveur d’un effort théorique pour traiter structure et réaction dans un modèle unique pour obtenir une image consistante du noyau atomique, quel que soit le mécanisme de réaction envisagé.

 

28 février 2013

 

Les théories actuelles modélisant la fission s’attachent à reproduire la fission asymétrique des actinides (Z > 89) mais elles ne prévoient pas la fission d’éléments plus légers comme celle des isotopes de mercure. En particulier, le Mercure-180 (180Hg) présente un comportement inattendu, mis en évidence par des mesures récentes, car il privilégie une cassure en deux noyaux de masses différentes alors que les mercures plus lourds se scindent à peu près symétriquement.


Une équipe de la collaboration DAM-DSM en physique nucléaire (Cophynu) a élaboré un nouveau modèle théorique, SPY (Scission Point Yields), capable de prédire le caractère symétrique ou non de la fission de n’importe quel noyau. Ce modèle repose sur l’étude microscopique du « point de scission », c’est-à-dire du moment exact de la fission où les deux fragments du noyau viennent de se former. Le modèle se base sur les caractéristiques de plus de 7 000 noyaux, évaluées grâce aux outils de calcul intensif du CEA. Il permet de calculer les distributions en masse et en énergie des fragments de fission de tous les noyaux, sans exception, en se basant sur la seule structure des noyaux fils. 
 

30 janvier 2013

 

 

 

Depuis de nombreuses années, le groupe Spallation du SPhN développe, en étroite collaboration avec l’Université de Liège, un modèle décrivant les réactions de spallation, appelé INCL. Fort de ses remarquables performances dans une évaluation internationale, ce modèle vient d’être inclus dans trois des grands codes de simulations utilisés dans le monde pour modéliser et concevoir les équipements dans lesquels ces réactions interviennent.

21 janvier 2013

 

Le spectromètre AGATA (Advanced Gamma Tracking Array) est un spectromètre gamma de nouvelle génération qui permettra de percer les mystères de la structure nucléaire. Il sera à terme composé de 180 cristaux de germanium de très grande pureté. L’Irfu joue un rôle crucial dans la définition des programmes de physique, le management du projet et la construction du spectromètre. L’année 2012 a été une année charnière. Elle a été le témoin de la validation des avancées technologiques mises en place sur le projet, a permis le déménagement du détecteur de Legnaro (Italie) à GSI (Allemagne) pour la réalisation d’une deuxième campagne de physique  et a été une année de référence pour la publication de nombreux articles.


 

23 octobre 2013

Les physiciens du SPP ont utilisé les données de l'expérience EDELWEISS-II, initialement conçue pour la recherche de WIMPs, des particules candidates pour la matière noire, afin de tenter de mettre en évidence l'existence des axions. Ces particules hypothétiques peuvent expliquer certaines propriétés de l'interaction forte. Les contraintes obtenues par EDELWEISS excluent une large gamme de modèles d'axions et démontrent les performances des bolomètres pour la recherche d'événements rares.

01 septembre 2013
Résultat de l’engagement de l’Irfu dans la phase préparatoire de KM3NeT, à laquelle l’institut a participé entre 2006 et 2012, un photodétecteur de nouvelle génération a été déployé en avril dernier sur l’infrastructure Antarès. Après plusieurs mois, le succès de l’opération démontre la maîtrise des nouvelles technologies temps réel développée au Service d’électronique et d’informatique de l’Irfu.

Les neutrinos sont des particules qui interagissent très peu avec la matière. Émis dans les cataclysmes les plus violents de l’Univers, ils pourraient permettre de prouver que ces phénomènes sont aussi à l’origine du rayonnement cosmique, essentiellement des protons, qui bombardent la Terre en permanence. La détection des neutrinos est un défi qu’il n’est possible de relever qu’avec d’immenses détecteurs, protégés de ce même rayonnement cosmique. Antares, installé à 40 km au large de Toulon, s’en protège grâce à un blindage naturel de 2000 mètres d’eau. La lumière produite par le passage des particules est observée par 885 « yeux » répartis dans un volume couvrant quatre fois la surface d’un terrain de football, et aussi haut que la tour Eiffel. Antares, dont l’installation s’est achevée en 2008, observe entre 5 et 10 neutrinos par jour, un taux compatible avec le fond ne neutrinos produits par le rayonnement cosmique dans l’atmosphère. Malgré ce succès expérimental, l’astronomie neutrino ne pourra prendre son essor qu’avec un volume instrumenté des centaines de fois plus important, comportant des dizaines de milliers d’yeux électroniques. C’est dans ce contexte que s’est formé le consortium européen KM3NeT, au sein duquel la prochaine génération de télescope à neutrino a été étudiée, entre 2006 et 2012. Au sein de ce consortium l’Irfu a participé entre autre au développement d’une nouvelle génération de photodétecteurs et en particulier à son électronique de traitement du signal.

28 juin 2013

Aujourd'hui, on estime qu'environ 73 % du contenu énergétique de l'Univers provient de l'énergie noire, les 27% restants étant de la matière noire (23 %) et ordinaire (4%). La nature de cette énergie noire responsable de l'accélération de l'expansion de l'Univers est un sujet de recherche brûlant en cosmologie. Son explication la plus simple sous la forme d'une constante cosmologique ne convainc pas tous les physiciens. L'équipe SNLS (Super Nova Legacy Survey) de l'IRFU s'est attachée à confronter un nouveau modèle de gravité modifiée, appelé le Galiléon, aux données de cosmologie les plus récentes issues de différentes observations (SNLS, WMAP, BAO et croissance des structures). Ce modèle fait intervenir un champ scalaire, le Galiléon, médiateur d'une cinquième force qui serait négligeable devant la gravitation au voisinage des corps massifs, mais dominante aux échelles cosmologiques. Ainsi, ce modèle peut s'accorder parfaitement avec tous les tests expérimentaux de la Relativité Générale dans notre Univers local, tout en proposant une explication à l'accélération de l'expansion de l'Univers qui s’observe à grande échelle.

L'équipe de l'IRFU a développé un code d'analyse pour mener cette confrontation du modèle Galiléon aux différentes observations. Les résultats1, publiés dans le journal A&A, montrent que ce modèle alternatif est très prometteur pour comprendre l'évolution de l'Univers. Dans le futur, des mesures du taux de croissance des structures très précises et à des distances lointaines seront déterminantes pour pouvoir distinguer ce modèle de gravité modifiée du modèle de la Relativité Générale d’Einstein.

 

09 avril 2013
Le catalogue d'amas de Planck remet en cause la répartition de la masse dans l'Univers

Un des produits phares du satellite Planck (ESA), le catalogue d’amas de galaxies détectés dans les cartes du fond diffus de l'univers, vient d'être mis à la disposition de la communauté scientifique, le 21 mars 2013, en même temps que les premiers résultats cosmologiques du satellite. Basé sur 15 mois d’observation de l’ensemble du ciel aux ondes millimétriques, ce catalogue, qui contient 1227 amas de galaxies, a été établi grâce au rôle majeur des scientifiques du Service de Physique des Particules (SPP) et du Service d'Astrophysique-AIM du CEA-Irfu. Par l'analyse des perturbations que subit la lumière du fond diffus en traversant ces amas, les chercheurs ont pu déterminer de façon indépendante la répartition de matière dans l'univers. Surprise, cette répartition semble différente de celle déterminée à partir du fond diffus lui-même. Une différence qui pourrait s'expliquer par l'existence de neutrinos massifs. Les plus petites des particules dont les masses n'ont pu encore être déterminées pourrait ainsi modifier la répartition de la matière dans l'Univers et influencer la formation des amas de galaxies, les plus gros objets de l’Univers.

19 février 2013

Après l’accord international en juillet 2012 permettant au projet CTA (Cherenkov Telescope Array) d’entrer en phase de pré-construction, ce dernier vient de passer avec succès, les 7 et 8 février, la première des trois revues qui mèneront à la décision ferme de sa construction. Cette revue examinait les objectifs scientifiques et les concepts techniques du projet.

Ce projet international regroupant 27 pays sera composé de 2 sites d’observation, un dans l’hémisphère sud, un dans l’hémisphère nord. Ce nouvel observatoire comprendra plusieurs dizaines de télescopes dédiés à l'astronomie gamma de très haute énergie et vise à améliorer la sensibilité d'un ordre de grandeur par rapport aux télescopes de la génération actuelle tels que HESS, MAGIC et VERITAS.

Au-delà des résultats garantis en astrophysique des hautes énergies, CTA a un potentiel de découverte dans des domaines clés de l’astrophysique et la physique fondamentale. Parmi eux se trouvent l’origine des rayons cosmiques et leur impact dans l’Univers, la nature des processus d’accélération de particules dans l’Univers, en particulier au voisinage des trous noirs, et l’exploration de la nature ultime de la matière et de la physique au delà du Modèle Standard. Dans la phase de pré-construction, l’irfu est impliqué dans trois éléments opérationnels importants : les miroirs et les caméras des télescopes moyens et le développement des logiciels d’analyse des données.

Le comité de revue, composé de membres extérieurs au projet, a pu confirmer l’importance des enjeux scientifiques, et apprécier l’ampleur et la qualité du travail fourni. Ceci lui a permis de valider cette première étape et de donner rendez-vous au projet en automne 2013 pour la seconde revue qui examinera, au delà des concepts, la façon dont CTA sera construit. Une dernière revue, qui se tiendra en 2014, validera tous les détails nécessaires au démarrage de la construction de CTA, qui pourrait avoir lieu dès 2015. Les observations du ciel avec les premiers télescopes sont alors attendues en 2017, et l’observatoire sera pleinement fonctionnel en 2019.

11 juin 2013

Le détecteur Nucifer vient de détecter ses premiers neutrinos à Saclay auprès du réacteur Osiris. Fruit d’une collaboration de différentes directions du CEA (DSM, DEN et DAM), du CNRS et du Max Planck Institut für Kernphysik, il s’agit de l’expérience ‘neutrino’ la plus proche d’un cœur compact de réacteur nucléaire jamais réalisée.  Placé à quelques mètres d’un réacteur de recherche (Osiris) ou d’une dizaine de mètres d’un réacteur de puissance(Chooz), ce détecteur permet un suivi en temps réel de la composition du combustible, en particulier de la quantité de plutonium produite dans le cœur.

Il est considéré par  l’AIEA comme un démonstrateur pour la surveillance des futures installations nucléaires civiles.

Au-delà de l’application à la surveillance des centrales, premier objectif de ce projet, Nucifer pourrait aussi fournir un premier test de l’anomalie des antineutrinos de réacteurs . En effet, aucune expérience n’a jamais détecté de neutrinos à une si courte distance d’un cœur compact (seulement 7m !). Cette configuration est adaptée à la mise en évidence d’un nouvel hypothétique 4ème type de neutrino d’une masse proche d’un eV/c². Elle pourrait apporter des éléments nouveaux en réponse au déficit en antineutrinos observé par une vingtaine d’expériences depuis plusieurs décennies.

17 mai 2013

Une équipe commune du service de physique nucléaire (SPhN) et du service d'Electronique des Détecteurs et d'Informatique (Sedi)  de l'Irfu a récemment conçu et testé avec succès un prototype de détecteur gazeux Micromegas doté d’une technique innovante de multiplexage permettant de réduire notablement le nombre de voies d'électronique tout en conservant une excellente résolution spatiale. Ce premier prototype Micromegas de 50x50 cm² est équipé de 1024 pistes mais seulement de 61 voies d’électronique. Ce multiplexage qui a fait l’objet d’un dépôt de brevet permet de diminuer le coût des détecteurs et ouvre la voie à de nombreuses applications en dosimétrie, imagerie médicale et en physique des particules.
 

26 avril 2013

L’Irfu poursuit ses efforts dans le développement de détecteurs gazeux utilisant la technologie Micromégas. Ce type de détecteur pourrait équiper le futur collisionneur linéaire : ILC (International Linear Collider) à l'horizon 2030. L’ILC, proposé pour succéder au Large Hadron Collider (LHC), serait conçu pour produire des collisions électron-positron de 500 GeV. Pendant que les tractations pour la possible réalisation d’un tel accélérateur s’intensifient au niveau mondial, un pas important a été franchi à DESY (Allemagne) avec la mise en place réussie d’un prototype de détecteur de traces à haute résolution spatiale avec une électronique compacte.

04 novembre 2013
Le premier cryomodule de préséries du projet E-XFEL [1], intégré par le CEA et testé à DESY, a produit un champ accélérateur moyen de 32,4 MV/m par cavités accélératrices, largement supérieur à la spécification de 23,6 MV/m du projet.

 

Le projet E-XFEL est une source de lumière dite de 4ème génération qui produira des flash-laser extrêmement brillants (~ 1033 photons/s/mm2/mrad2) et ultra-courts (~100 fs) de rayons X jusqu’à 1 Å de longueur d’onde. Le but est de micro-photographier des processus physiques, chimiques ou biologiques afin d’en révéler la cinétique avec une exposition lumineuse jamais atteinte.

A la base de cet instrument se trouve un accélérateur linéaire supraconducteur à électrons de 17,5 GeV et 1,7 km de long dont la construction est prise en charge par un consortium d’instituts européens, basés principalement en Allemagne (DESY), France (CEA, IN2P3), Italie (INFN), Espagne (CIEMAT), Suisse (PSI), Pologne (NCBJ) et Russie (BINP, IHEP). Sa mise en service est prévue en 2015 et la fourniture des premiers faisceaux pour utilisateurs en 2016.

 

 

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