Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

Double Chooz

L’expérience Double Chooz comporte deux détecteurs identiques. L’oscillation est recherchée dans le premier d’entre eux situé à une distance d’environ 1 km des réacteurs. Le deuxième détecteur, à 400 m des cœurs, sert à étalonner le flux de neutrinos avant qu’ils oscillent. Initiée par des physiciens de l’Irfu et du CNRS, l’expérience Double Chooz mesure, depuis 2011, l’un des paramètres clefs de la physique des oscillations de neutrinos, l’angle de mélange nommé θ₁₃, ou plutôt une fonction de cet angle, sin²(2θ₁₃). Les nouveaux résultats de Double Chooz viennent d’être présentés lors d’un séminaire au CERN, le 20 septembre 2016.

Un détecteur proche pour une efficacité absolue !

Les données du détecteur proche permettent de mesurer la section efficace d’interaction moyenne des antineutrinos électroniques de réacteurs. Cette grandeur caractérise la probabilité d’interaction des antineutrinos, indépendamment du phénomène d’oscillation. Il s’agit notamment d’un paramètre clef pour la compréhension de l’anomalie des antineutrinos de réacteur, mise en évidence par les physiciens de l’Irfu en 2011.  Du fait d’une excellente maîtrise des erreurs systématiques de détection et des bruits de fond, la collaboration vient de présenter la mesure la plus précise à ce jour: <σ_f>=0.564.10^-42 cm²/fission avec une incertitude de 1.2%. La précision de ce résultat est à comparer au précédent record mondial, 1.4%, établi en 1994 par l’expérience Bugey-4, ainsi qu’à la valeur obtenue par l’expérience concurrente Daya Bay, 2.1%.

θ_13 : deux détecteurs en action !

Par ailleurs les efforts pour affiner la mesure des oscillations continuent. La collaboration Double Chooz a ainsi réévalué la mesure de l’angle de mélange θ₁₃ en utilisant désormais 363 jours de données du détecteur à 1 km, opérant seul, combinés à 258 jours de données avec les deux détecteurs opérant simultanément. Rappelons que la mesure du paramètre θ₁₃ repose sur la comparaison des taux et spectres en énergie des antineutrinos mesurés dans les deux détecteurs. Elle est donc à présent largement indépendante des incertitudes venant de la prédiction des flux d’antineutrino de réacteurs, spécialement du fait de la configuration simplifiée de l’expérience avec seulement deux réacteurs. L’impact des incertitudes systématiques de détection est lui aussi fortement limité grâce à l’utilisation de deux détecteurs quasi-identiques. La valeur obtenue est sin²(2θ₁₃) = 0.119 ± 0.016. Meilleure que prévue dans la proposition initiale de l’expérience, l’incertitude sur θ₁₃ reste supérieure à celle de l’expérience Daya Bay. Néanmoins, la mesure de Double Chooz pourrait encore être sensiblement améliorée, notamment par un affinement de la connaissance du nombre de protons cibles sur lesquels interagissent les antineutrinos, par des mesures photogrammétriques lors du démantèlement de l’expérience en 2018.