Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers

La collaboration Double Chooz regroupe environ 160 physiciens et ingénieurs de 38 laboratoires dans 8 pays. Installée auprès de la centrale nucléaire de Chooz dans les Ardennes, cette expérience étudie les oscillations des neutrinos à partir du flux d’antineutrinos électronique émis par les deux réacteurs centrale. Comparée aux expériences de neutrinos sur réacteurs antérieures, Double Chooz utilise pour les mesures un détecteur lointain à environ 1 km du cœur de la centrale et un détecteur proche à 400 m. Les premiers résultats sur la mesure de l’angle θ₁₃ ont été présentés en novembre 2011 avec le détecteur lointain uniquement. En 2016, la collaboration a présenté de nouveaux résultats s'appuyant cette fois sur l'analyses des données des deux détecteurs. La comparaison des taux et des spectres en énergie des antineutrinos électroniques enregistrés dans les deux détecteurs, qui sont aussi identiques que possible et localisés à des distances différente du coeur des réacteurs, permet de réduire les incertitudes systématiques sur le paramètre sin²(2θ₁₃) qui gouverne le phénomène d'oscillation de la saveur électronique vers une autre saveur à courte distance.  La valeur obtenue est significativement différente de zéro avec une précision relative de l'ordre de 15%, en accord avec la résultat plus précis encore de l'expérience Daya Bay.  Le fait que l'angle θ₁₃ ait pu être mesuré non nul, et avec une telle précision, est l'un des résultats les plus marquants de ces dernières années en physique des neutrinos. 

Par ailleurs, Double Chooz a produit une mesure de la section efficace des antineutrinos réacteur, indépendamment du phénomène d'oscillation, avec une précision de 1.2%. Cette mesure est importante pour la compréhension de l’anomalie des antineutrinos de réacteur, mise en évidence par les physiciens de l’Irfu en 2011.  L'anomalie des antineutrinos réacteur désigne un déficit systématique du flux mesuré d'antineutrinos par rapport au flux calculé dans le cadre des modèles les plus sophistiqués de production d'antineutrinos dans les réacteurs.  L'une des hypothèses proposées pour résoudre cette anomalie est l’existence d'une quatrième saveur de neutrinos stériles.

Le groupe de l’Irfu  est à l’origine de l’expérience, il a assuré la coordination technique et a pris en charge la conception et la construction des différentes enceintes. Il a mis en place la mesure de la masse des liquides utilisés et les tests de compatibilité des matériaux. Les physiciens du SPP jouent également un rôle important dans l’analyse des données. 

Le démantèlement de l'expérience prendra place en 2018.

L’expérience Nucifer auprès du réacteur de recherche Osiris à Saclay était issue des développements pour Double Chooz avec le but de suivre le cycle du combustible dans les cœurs de réacteurs à partir des mesures du flux d’antineutrinos et ainsi procurer un outil à la surveillance des centrales nucléaires dans le cadre de la non-prolifération.  Les techniques de mesure des flux d'antineutrinos, très proche du coeur d'un réacteur, menées dans Nucifer ont permis d'affiner les analyses de données de Double Chooz.

L'expérience CeSOX consiste à placer une source radioactive intense de Cérium 144 appelée CeANG (pour Cerium Antineutrino Generator) sous le détecteur de neutrinos Borexino au laboratoire du Gran Sasso à proximité de L'Aquila en Italie. La source CeANG est en cours de production par l'entreprise P. A. Mayak en Russie et sera livrée début 2018. L'objectif scientifique de CeSOX est de mettre en évidence l'existence d'une quatrième saveur de neutrino susceptible de rendre compte de l'anomalie réacteur (voir ci-dessus), ou d'en exclure l'existence dans une région pertinente de l'espace des paramètres.