Usines de neutrinos du type beta beams

La connaissance des propriétés des neutrinos est un des défis de la physique contemporaine. De nouvelles sources de neutrinos, basées sur des accélérateurs de particules, sont étudiées afin de produire des faisceaux de neutrinos plus intenses et mieux définis en énergie et en saveur : selon le type de particules parentes, on parle de superbeams (décroissance de pions), de neutrino factories (décroissance de muons) ou de beta beams (décroissance d’ions radioactifs).

 

Au SACM, les études sur les usines de neutrinos du type beta beams sont menées dans le cadre des 6e et 7e PCRD, en collaboration principalement avec l’IN2P3 et le Cern. Il s’agit d’utiliser la radioactivité beta des noyaux He6 ou Li8 comme source d’antineutrinos, et des noyaux Ne18 ou B8 comme source de neutrinos. Le grand avantage de ce type de sources est de produire uniquement des neutrinos de la saveur voulue avec un spectre en énergie connu et relativement étroit.

 

Après leur production et leur accélération, les noyaux beta radioactifs sont stockés dans un anneau de 7 km de circonférence, dont la conception revient au SACM, comportant deux longues sections droites alignées en direction du site du détecteur souterrain. À chaque révolution, une proportion bien définie des noyaux se désintègre, émettant des neutrinos dans la direction de leur propagation.

 

Les désintégrations ayant lieu dans l’une des sections droites produisent une impulsion courte de neutrinos dirigés vers le détecteur. Les noyaux résultants, Li6, Be8 ou F18, sont perdus dans l’anneau et constituent une source d’activation qu’il faut contrôler. Pour obtenir le flux de neutrinos nécessaire aux expériences, il faut accumuler un nombre suffisant de noyaux dans l’anneau de décroissance et compenser périodiquement leur désintégration en injectant de nouveaux noyaux. Ces processus sont à l’origine de pertes de faisceau qui doivent aussi être maîtrisées.

 

 
Usines de neutrinos du type beta beams

Représentation dans l’espace des phases énergie-position du faisceau injecté (en rouge) et du faisceau stocké (en bleu) à différentes étapes de leur mélange (de l’injection en haut à gauche à la fin du mélange en bas à droite). Un halo apparaît nettement et devra être nettoyé avant la prochaine injection.

#2893 - Màj : 17/12/2013

 

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