Fin 2010, la collaboration Double Chooz a achevé la construction du détecteur de neutrinos situé à la centrale nucléaire de Chooz, dans les Ardennes. L’expérience est en prise de données depuis le 13 avril 2010 pour étudier les propriétés fondamentales de ces particules (presque) insaisissables. Début septembre, une première moisson de 4000 candidats-neutrinos vient d’être annoncée à la conférence TAUP 2011 à Munich.
Les oscillations de neutrinos
Les neutrinos sont des particules élémentaires neutres, dont il existe trois sortes. En raison de leurs faibles interactions, la matière leur est pratiquement transparente et de grands détecteurs sont nécessaires pour les observer. Une de leurs particularités est qu’ils peuvent « osciller » en vol, d’une espèce vers une autre. Ces oscillations sont décrites par trois « angles de mélange », dont deux sont grands et ont déjà été mesurés. Le troisième paramètre (appelé ‘thêta un-trois’) est petit, compatible avec zéro, et sa meilleure estimation provient d’une expérience réalisée à Chooz, il y a une dizaine d’année. Le nouveau détecteur Double Chooz est le premier d’une nouvelle génération d’expériences qui cherchent à mesurer ce paramètre fondamental.
Fin de l’installation, au printemps 2011, du détecteur de muons externe au-dessus du cœur du détecteur. Cet instrument permettra de caractériser le bruit de fond dû aux muons cosmiques.
L’expérience Double Chooz
L’expérience Double Chooz comportera deux détecteurs identiques. Le premier d’entre eux, situé à une distance d’environ 1 km des réacteurs, a été construit entre 2008 et 2011 sous la coordination technique de l’Irfu. Il est actuellement en prise de données depuis le mois d’avril 2011. Un deuxième détecteur sera situé dans une cavité en creusement sur le site de la centrale de Chooz, à 400 m des cœurs.
Ces deux détecteurs utilisent des scintillateurs liquides spécialement mis au point pour cette expérience. La cible au centre du détecteur contient 10 m3 de scintillateur dopé au gadolinium pour identifier la capture des neutrons directement créés par l’interaction des neutrinos venant des réacteurs nucléaires (ce sont en fait des antineutrinos) La cible est observée par 390 photomultiplicateurs immergés qui traduisent les interactions en signaux électroniques.
Septembre 2011 : une première moisson de neutrinos !
Le 13 avril 2011 à 18 heures, la prise de données démarre… En l’absence d’oscillation, on s’attend à détecter environ 50 neutrinos par jour lorsque les deux réacteurs tournent à pleine puissance. Après quatre mois d’acquisition, l’expérience a accumulé environ 4000 « candidats-neutrinos » — de vraies interactions de neutrinos avec quelques pour cent de parasites — soit 1000 de plus que ce qui avait été obtenu par l’expérience Chooz, dans les années 90.
Évolution du taux de candidats-neutrinos en fonction du temps depuis le 13 avril 2011. Les creux observés à 20, 50, 90 et 100 jours sont dus à des périodes où l’un des deux réacteurs de la centrale de Chooz était à l’arrêt ou à faible puissance.
La suite
Sous peu, la comparaison entre le nombre de neutrinos mesurés par le détecteur à 1 km et le flux attendu permettra d’améliorer l’estimation de thêta un-trois et apportera un nouveau regard sur les résultats surprenants publiés récemment par l’expérience japonaise T2K dont les observations vont dans le sens d’un angle plus grand que ce que l’on croyait... Les chercheurs de Double Chooz travaillent sans relâche sur les trois continents en vue de la publication de leurs résultats d’ici la fin de l’année 2011.
Par la suite un deuxième détecteur sera installé dans un nouveau laboratoire souterrain. Depuis le mois de juin 2011, un second tunnel est en cours d’excavation. Ce nouveau détecteur, situé à 400 m des cœurs, entrera en opération fin 2012. A cette distance, la transformation du neutrino d’une sorte vers une autre reste peu importante. En comparant les résultats des deux détecteurs, une précision accrue sera obtenue, avec peut-être à la clef la découverte de l’oscillation. Une belle quête de savoir en perspective !
Le rôle de l’Irfu dans Double Chooz
L’Irfu joue donc un rôle considérable dans l’expérience. Il y assure la coordination technique des travaux de 35 laboratoires de huit pays différents, celle de l’analyse et celle du groupe qui calcule le flux de neutrinos provenants des cœurs de la centrale.
Contacts :
Pour en savoir plus :
Site web de l'expérience Double Chooz :
Site web de l’equipe de Double Chooz à l’Irfu :
http://irfu.cea.fr/Phocea/Vie_des_labos/Ast/ast_technique.php?id_ast=424
Site de la conférence TAUP 2011 :
• Constituants élémentaires et symétries fondamentales › Physique des neutrinos
