Irfu
Implantation de l'expérience Double Chooz sur le site de la centrale nucléaire des Ardennes.
Les neutrinos sont des particules élémentaires qui interagissent très faiblement avec la matière : au plus un de ces neutrinos sur dix milliards s’arrête à la traversée de notre planète. Il en existe trois types différents et ils sont capables de changer de type grâce à une propriété quantique très particulière appelée « oscillation ». Il s’agit d’un indice tangible de l’existence d’une physique non décrite par le Modèle Standard Minimal. Trois paramètres (nommés ‘angles de mélange’ car ils caractérisent les proportions de mélange entre les types de neutrinos) interviennent dans les équations gouvernant la fréquence de ces oscillations
Le CEA/Irfu et le CNRS/IN2P32 ont décidé de lancer en septembre 2006 la construction de l’expérience Double Chooz, destinée à étudier les neutrinos, ces particules élémentaires produites en abondance dans les étoiles, l’atmosphère, et les coeurs des centrales nucléaires3. Deux détecteurs identiques seront placés près de la centrale nucléaire de Chooz (Ardennes), à des distances différentes des réacteurs. L’expérience permettra de
mesurer avec précision la dernière propriété, encore mal connue des neutrinos : l’oscillation.
L’amplitude de la violation de CP et le phénomène d’oscillation de neutrinos dépend de trois angles de mélange, Theta12, theta23 et theta13. Ce dernier terme pourrait être à l’origine de l’asymétrie matière antimatière de l’univers observable. Jusqu'à présent, seuls les deux angles Theta12 et Theta23 ont été mesurés de façon assez précise. Ils ont tous deux des valeurs étonnamment élevées en comparaison avec le secteur des quarks. Par contre, la valeur de l’angle Theta13 reste très mal connue. Deux de ces paramètres ont déjà été mesurés. Un autre demeure très mal connu: l'angle thêta 13.
Objectifs:
Le projet d'expérience Double-Chooz a pour but de mesurer le troisième angle de mélange des neutrinos, nommé Theta13. une expérience mesurant proprement Theta13 permettrait de définir clairement la feuille de route de la physique des neutrinos dans les vingt prochaines années. En parallèle, il permettra d’évaluer l’intérêt des antineutrinos dans le cadre des missions de non prolifération de l’AIEA
Lien avec la non prolifération des armes nucléaires :
L’AIEA (Agence Internationale de l’Énergie Atomique, IAEA en anglais) utilise de nombreux moyens pour vérifier que les installations nucléaires civiles ne sont pas détournées pour des fins militaires. L’agence souhaite rester à la pointe de la technologie pour ses missions. Récemment l’AIEA a manifesté un grand intérêt pour l’utilisation des antineutrinos électroniques dans sa mission d’anti-prolifération des matières nucléaires. Afin d’être à même de juger, voire d’utiliser, des nouvelles techniques dans l’avenir, l’AIEA a décidé de mener une étude de faisabilité sur l’utilisation des antineutrinos. Le principe de base pour utiliser les antineutrinos réside dans le fait que le spectre émis lors de la fission de 239Pu est moins dur ( ≈ 7.4 MeV) que celui résultant de la fission de 235U ( ≈ 9.0 MeV). Le nombre moyen d’antineutrinos est aussi différent, et un simple comptage permet de remonter à la puissance du réacteur, qui n’est actuellement pas contrôlée par l’AIEA. Le détecteur proche de l’expérience Double-Chooz devrait fournir la mesure la plus précise jamais faite des spectres en énergie des antineutrinos émis par un réacteur nucléaire de type REP, et en suivre l’évolution. Il pourrait ainsi servir de prototype de détecteurs d’antineutrinos, installés systématiquement à coté de chaque nouvelle centrale nucléaire. L’étape Double-Chooz, dédiée premièrement à la mesure des propriétés des neutrinos, est une opportunité unique de s’assurer de la faisabilité d’un tel programme.
Localisation :
Centrale nucléaire de Chooz dans les Ardennes françaises
Vue artistique du détecteur Double Chooz
Contribution de l'Irfu
Responsabilités scientifiques et techniques
L'expérience a été initiée à l'Irfu. Dans ce cadre, suite aux conclusions du CSTS datées du 10/03/2004, il est proposé à l'Irfu de prendre à sa charge une partie importante de la structure mécanique des deux détecteurs. Ses responsabilités se déclinent en 6 lots de tâches :
- LOT1 : Etude, développement, réalisation et intégration sur site des enceintes Cible, Gamma Catcher et Buffer des détecteurs de l’expérience Double Chooz
- LOT 2 : Etudes, développement, réalisation, mise en œuvre du système de mesure de masse de liquide cible contenue dans les détecteurs
- LOT 3 : Mise en œuvre et tests de compatibilité des matériaux (pour qualification et acceptance dans le détecteur) avec les liquides utilisés.
- LOT 4 : Coordination technique
o du projet de réalisation de Double Chooz
Aux 5 lots de l'Irfu il faut ajouter un LOT 6 : assistance à maitrise d’ouvrage en génie civil pour l’étude et la réalisation du laboratoire proche qui sera pris en charge par le CEA/DSM/STL.
Les physiciens de l'Irfu jouent un rôle important dans le leadership et la définition de l'expérience. Ils ont aussi la responsabilité de la simulation Monte-Carlo du détecteur, des simulations des optimisations de l'expérience en fonction des bruits de fond, des erreurs systématiques, et de la statistique.
Actualités:
http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/News/index.php?id_news=1794
http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/News/index.php?id_news=1796
Contacts:
maj : 29-01-2010 (424)
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Neutrinos
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