26 juin 2012

Une équipe commune du service de physique nucléaire et du service des détecteurs, d’électronique et d’informatique de l’IRFU (SPhN et Sédi) a récemment montré que la nouvelle génération de détecteurs Micromegas pouvait être utilisée dans l’air atmosphérique. Grâce à la technologie des pistes résistives mise au point par le CERN, ce détecteur atteint en effet des gains d’amplification de 2 à 5 fois supérieurs à un Micromegas standard. Un premier spectre d’une source radioactive (Fe55) a été obtenu, et une détection de rayonnements cosmiques a été mise en évidence. L’utilisation de ce détecteur sans aucun système de gaz, souvent contraignant, pourrait ouvrir de nouvelles possibilités d’applications, par exemple dans l’imagerie ou la dosimétrie.

 

Les travaux de cette étude ont fait l’objet d’un article accepté en juin à publication dans Nuclear Instruments and Methods in Physics.

 

Contexte


Les détecteurs gazeux ont joué un rôle majeur dans l’histoire de la détection de particules, depuis l’invention de la chambre à brouillard par Wilson il y a un siècle. De nos jours, des chambres proportionnelles multi-fils, des chambres à dérive, ainsi que des détecteurs à micro-pistes équipent la plupart des grandes expériences de physique à travers le monde. L’une des dernières générations de ces détecteurs est le Micromegas, dans lequel l’amplification du signal est réalisée entre le plan d’anode (pistes) et une micro-grille. Ce détecteur présente l’avantage d’être très résistant à des flux de particules élevés, et moins cher que des détecteurs solides type Silicium pour des surfaces beaucoup plus grandes. Ses performances l’ont également rendu attractif pour de nombreuses applications en dehors de la physique fondamentale, comme l’imagerie médicale ou récemment la détection d’incendies de forêts. 

Dans tous les cas, ces détecteurs doivent être remplis avec un gaz approprié, ce qui implique généralement l’installation et la maintenance d’un système de gaz et éventuellement la mise en place de règles de sécurité (afin de parer aux risques d’inflammabilité ou d’anoxie).  En pratique, l’air « simple » n’est jamais utilisé car il ne permet pas une amplification suffisante des charges, en raison de la forte probabilité de recombinaison des électrons avec les atomes d’oxygène de l’air. Une plus grande amplification nécessiterait des tensions électriques plus élevées. Or ce régime est instable et se traduit par l’apparition de claquages entre les bornes du détecteur.

 

 

24 avril 2012


Les expériences ALICE et CMS ont levé un coin du voile sur la matière ultrachaude créée au sein des collisions d'ions lourds du LHC, analogue au plasma de quarks et de gluons baignant l'Univers quelques microsecondes après le Big Bang. La particule J/psi au charme caché n'a pas fini de jouer un rôle dans cette saga. Sa suppression est une des pistes suivies afin de caractériser expérimentalement ce milieu. ALICE et CMS détectent le J/psi dans deux gammes d'énergies complémentaires. Leurs résultats, mis en relief par les ceux des expériences pionnières, sont surprenants. Ils laissent présager un régime en température et en densité d'énergie du plasma si différent au LHC que le J/psi s'y verrait en partie régénéré. L'investigation se poursuit en ce moment même. Une affaire à suivre…

 

 

Les collaborations ALICE et CMS ont soumis mi mars pour publication leurs articles sur la suppression des quarkonia observée dans les collisions d'ions lourds au LHC (CERN, Suisse). Les quarkonia désignent à la fois les états liés d'un quark charme (c) et de son antiquark (cbar), et ceux d'un quark beau (b) et de son antiquark (bbar).

 

 

12 juillet 2012

 

 

 

 

 

La 25e conférence internationale bisannuelle de physique des neutrinos vient de se tenir à Kyoto au Japon au début du mois de juin 2012. Les nouvelles mesures du troisième angle de mélange de la matrice des neutrinos, θ13, ont tenu la vedette et c’est une pluie fertile de résultats expérimentaux qui s’est abattue sur la conférence.

 

 

 

 

 

01 février 2012

Le projet Double-Chooz a produit en fin 2011 le rapport technique de conception de son deuxième détecteur. C’est un document de référence qui définit chacun des lots techniques du détecteur et leurs interfaces. Ce document sous la coordination technique de l’Irfu est le fruit d'un travail des 35 instituts du projet, nécessitant de ce fait des échanges techniques efficaces. Une revue technique les 12 et 13 janvier 2012 à Saclay est venue parachever ce travail.  l’objectif est à présent d’assembler ce détecteur deux fois plus vite que le premier pour qu'il soit opérationnel début 2013.

 

Rappel du contexte de l'expérience

Le projet Double-Chooz, constitué de deux détecteurs identiques, a pour objectif de mesurer la valeur de l’angle de mélange θ13 caractérisant l’oscillation des anti-νe provenant des réacteurs nucléaires situés à la centrale de Chooz dans les Ardennes. Un premier détecteur (dit « lointain » car situé à 1 km des cœurs) a été réalisé et est en fonctionnement depuis plus d’un an maintenant (actualité de décembre 2010 ).

La réalisation d’un deuxième détecteur (dit « proche », à 400 m des cœurs) est nécessaire afin d’améliorer la qualité de la mesure en diminuant les erreurs systématiques.

 

D’autres expériences sont aussi en quête de la valeur de l’angle de mélange θ13. Le projet complémentaire T2K au Japon,  mais aussi deux expériences de conception très similaire à Double-Chooz, celles situées sur le site de Daya Bay (Chine) et RENO (Corée).

"Après la présentation des premiers résultats de Double Chooz en fin d’année 2011 (actualité de novembre 2011), il faut donc faire vite pour maintenir notre place dans la détermination précise de la valeur de θ13." assure Christian Veyssière, chef de projet de l'expérience Double chooz à l'Irfu.

 

11 novembre 2012
Une nouvelle technique mise en oeuvre par des phycisiens nucléaires de l'Irfu vient de dévoiler des états jusqu'alors inconnus du noyau mendélévium 251.

 
Des physiciens nucléaires du CEA/Irfu, en collaboration d’autres laboratoires1 ont réalisé en mars 2012 à Jyväskylä en Finlande, la première spectroscopie du noyau Mendélévium (251 Md) combinant la détection des électrons et des gammas grâce au spectromètre SAGE. Grâce à cette nouvelle technique, cette expérience a révélé pour la première fois des états jusqu’alors inaccessibles du 251Md, noyau de masse extrême qui contient 101 protons.
Cette même collaboration, a réussi une autre première mondiale en effectuant la spectroscopie gamma du noyau super-lourd, le Rutherfordium (256Rf) possédant 104 protons. Les résultats ont fait l’objet d’une publication dans le journal Physical  review letters (Phys. Rev. Lett. 109, 012501 - 2012)
Ces résultats ouvrent des perspectives nouvelles dans l'exploration des états extrêmes de la matière dont on ne connait pas les propriétés, dans la course aux éléments super-lourds et dans la localisation d'un « îlot de stabilité ».

 

 

1 en collaboration avec le CSNSM Orsay, GSI Darmstadt, l’IPHC Strasbourg, les universités de Jyväskylä et de Liverpool 

 

22 juillet 2012
Le rayonnement X de fluorescence entre les deux couches électroniques les plus profondes de l’élément à 120 protons a été observé au GANIL[1]

 

La problématique des superlourds

L’élément le plus lourd présent significativement sur Terre est l’uranium, qui a 92 protons. Mais les hommes ont réussi à produire en laboratoire des éléments plus lourds, jusqu’à 118 protons.

Pour expliquer l’existence de ces noyaux extrêmes, les modèles théoriques font appel à des effets de couches quantiques qui renforcent la stabilité du noyau dans une zone, appelée « l’îlot de stabilité », autour d’un nombre de protons et de neutrons donné. Cette stabilisation permet au noyau de résister à la fission qui a tendance à briser des noyaux aussi massifs.

Toutefois, les modèles sont en désaccord sur la position et l’étendue de cet îlot, localisé selon les cas entre 114 et 126 protons ainsi qu’entre 172 et 184 neutrons. Dans cet îlot, les temps de vie des noyaux pourraient être de plusieurs années. Expérimentalement, il est très difficile de synthétiser et d’étudier ces noyaux : les probabilités de production sont très faibles car dans l’écrasante majorité des cas, ces noyaux fissionnent très rapidement en deux noyaux plus légers. Il faut plusieurs mois, avec les accélérateurs les plus intenses, pour produire ne serait-ce qu’un seul atome qui survive assez longtemps pour être détecté.
 

27 juin 2012

Réaction d’arrachage d’un nucléon 

 

Les réactions d’arrachage (knockout) de nucléon à haute énergie sont très utilisées pour sonder la structure des noyaux exotiques de courte durée de vie. Elles permettent d’apporter des informations uniques sur la fonction d’onde du noyau étudié. Ces informations sont extraites des sections efficaces expérimentales à l’aide de modèles théoriques.  En général, ces modèles supposent que l’énergie cinétique du projectile est grande par rapport à la vitesse des nucléons à l’intérieur du noyau.

 

Une équipe du Service de Physique Nucléaire de l’IRFU a effectué une étude précise du mécanisme de réaction d’arrachage d’un nucléon à partir de faisceaux de 14O et 16C produits par fragmentation au National Superconducting Cyclotron Laboratory aux Etats Unis.

 

Ce travail met à jour des limites des approches théoriques actuelles du mécanisme de réaction et quantifie leur domaine de validité pour l’étude des noyaux exotiques. Les données obtenues serviront de référence pour la modélisation de l’arrachage d’un nucléon dans le domaine d’énergie considéré.

 

 

F. Flavigny et al., accepté pour publication dans Physical Review Letters (2012).

 

21 décembre 2012

Le détecteur Caméra, construit par l’Irfu,  a été mis en place en Septembre 2012.  Il est nécessaire pour mesurer des réactions exclusives auprès de Compass au CERN et il permettra l’exploration de la distribution spatiale des constituants des nucléons par la diffusion Compton virtuelle.

26 juin 2012

Une équipe commune du service de physique nucléaire et du service des détecteurs, d’électronique et d’informatique de l’IRFU (SPhN et Sédi) a récemment montré que la nouvelle génération de détecteurs Micromegas pouvait être utilisée dans l’air atmosphérique. Grâce à la technologie des pistes résistives mise au point par le CERN, ce détecteur atteint en effet des gains d’amplification de 2 à 5 fois supérieurs à un Micromegas standard. Un premier spectre d’une source radioactive (Fe55) a été obtenu, et une détection de rayonnements cosmiques a été mise en évidence. L’utilisation de ce détecteur sans aucun système de gaz, souvent contraignant, pourrait ouvrir de nouvelles possibilités d’applications, par exemple dans l’imagerie ou la dosimétrie.

 

Les travaux de cette étude ont fait l’objet d’un article accepté en juin à publication dans Nuclear Instruments and Methods in Physics.

 

Contexte


Les détecteurs gazeux ont joué un rôle majeur dans l’histoire de la détection de particules, depuis l’invention de la chambre à brouillard par Wilson il y a un siècle. De nos jours, des chambres proportionnelles multi-fils, des chambres à dérive, ainsi que des détecteurs à micro-pistes équipent la plupart des grandes expériences de physique à travers le monde. L’une des dernières générations de ces détecteurs est le Micromegas, dans lequel l’amplification du signal est réalisée entre le plan d’anode (pistes) et une micro-grille. Ce détecteur présente l’avantage d’être très résistant à des flux de particules élevés, et moins cher que des détecteurs solides type Silicium pour des surfaces beaucoup plus grandes. Ses performances l’ont également rendu attractif pour de nombreuses applications en dehors de la physique fondamentale, comme l’imagerie médicale ou récemment la détection d’incendies de forêts. 

Dans tous les cas, ces détecteurs doivent être remplis avec un gaz approprié, ce qui implique généralement l’installation et la maintenance d’un système de gaz et éventuellement la mise en place de règles de sécurité (afin de parer aux risques d’inflammabilité ou d’anoxie).  En pratique, l’air « simple » n’est jamais utilisé car il ne permet pas une amplification suffisante des charges, en raison de la forte probabilité de recombinaison des électrons avec les atomes d’oxygène de l’air. Une plus grande amplification nécessiterait des tensions électriques plus élevées. Or ce régime est instable et se traduit par l’apparition de claquages entre les bornes du détecteur.

 

 

 

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