Le détecteur proche de Double Chooz lors de son intégration.
©Christian Veyssière, CEA/irfu
Lors des 51èmes Rencontres de Moriond (La Thuile, Italie) la collaboration Double Chooz a affiné sa mesure de la disparition d'antineutrinos en provenance du réacteur nucléaire de la centrale de Chooz dans les Ardennes. Ces nouveaux résultats sont fondés sur la comparaison des données du détecteur proche (400 m, 9 mois de données) et lointain (1.1 km, 2 ans de données). La nouvelle valeur mesurée est sin2(2θ13) = 0.111±0.018. Ainsi la sensibilité de l’expérience anticipée dans la lettre d’intention (2004) est déjà atteinte. Ces résultats seront encore améliorés avec plus de données. La nouvelle valeur de θ13 mesurée par Double Chooz dépasse celle de l’expérience Daya Bay, d’environ 30 %, se rapprochant ainsi de la valeur mesurée par les expériences T2K and NOvA exploitant les neutrinos issus d'accélérateurs de particules.
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 ». L’objectif de Double Chooz est de mesurer l’angle dénommé θ13.
La mesure de θ13 est une des priorités de la physique des neutrinos depuis la fin des années 90 et les résultats de l'expérience précurseur CHOOZ (en France). En 2011, Double Chooz était la première expérience de réacteur à publier l’indication d’une valeur non nulle de θ13, en accord avec les premiers résultats des expériences T2K et MINOS. En 2012 ce résultat fut confirmé et amélioré par les expériences Daya Bay (la Chine) et RENO (Corée du Sud).
Lors des 51èmes Rencontres de Moriond (La Thuile, Italie) la collaboration Double Chooz a présenté ses premiers résultats sur la mesure de θ13 fondés sur la comparaison des données du détecteur proche (400 m, 9 mois de données) et lointain (1.1 km, 2 ans de données). La nouvelle valeur mesurée est sin2(2θ13) = 0.111±0.018, soit ~30% plus élevée que la meilleure mesure mondiale réalisée par l’expérience Daya Bay (la compatibilité statistique des deux expériences est de 15%). Le résultat de Double Chooz se rapproche ainsi de la valeur mesurée par T2K and NOvA exploitant les neutrinos issus d'accélérateurs de particules. La combinaison des résultats des expériences de neutrinos de réacteur sera un élément clef pour la recherche d’une éventuelle violation de la symétrie matière-antimatière dans le secteur des neutrinos.
Comparaison des nouveaux résultats de Double Chooz avec ceux de Daya Bay et T2K.
Spectre en énergie du détecteur lointain comparé aux prédictions (gauche). Rapport des spectres en énergie des détecteurs proche et lointain (9 mois de prise de données simultanée). Le creux à basse énergie constitue l’empreinte de l’oscillation des neutrinos.
La précision rapportée par Double Chooz devrait s’améliorer rapidement avec plus de données. Ce premier résultat démontre ainsi le potentiel de l’expérience bénéficiant d’une configuration simple à deux réacteurs nucléaires, d'excellents détecteurs réalisées sous la coordination technique de l’Irfu, ainsi qu'une stratégie d'analyse innovante, coordonnée par le laboratoire APC, et fondée notamment sur une réjection maitrisée des bruits de fond, un contrôle accru des erreurs systématiques, et sur une électronique innovante (flash ADC).
Après seulement neuf mois de prise de données simultanée avec deux détecteurs l’expérience Double Chooz atteint sa sensibilité anticipée (LOI 2004, proposal 2006). La précision de l'expérience est ainsi au-delà des attentes initiales et la comparaison avec les expériences Daya Bay et RENO prendra tout son sens avec plus de données. D’ici quelques années la mesure combinée de Daya Bay, Double Chooz et RENO devrait ainsi permettre un gain en précision et robustesse nécessaire pour les futures recherches d’une violation de la symétrie matière-antimatière dans le secteur des neutrinos.
La collaboration Double Chooz est composée d’environ 100 chercheurs, ingénieurs et techniciens de 7 pays : Allemagne, Brésil, Espagne, France, Japon, Russie, et USA.
Contacts : porte-parole de Double Chooz: (CNRS/IN2P3 - APC Laboratory, Paris, France), Double Chooz CNRS/IN2P3: (CNRS/IN2P3 - APC Laboratory, Paris, France), Double Chooz CEA/IRFU: Thierry Lasserre (CEA/DRF/IRFU/SPP Paris, France)
• Constituants élémentaires et symétries fondamentales › Physique des neutrinos
• Le Département de Physique des Particules (DPhP)
