La double désintégration bêta sans émission de neutrinos (0νββ) est un processus nucléaire hypothétique, jamais observé, qui violerait la conservation du nombre leptonique. Sa découverte établirait que neutrino et antineutrino sont une même particule — un neutrino de Majorana — et fournirait des informations essentielles sur l’échelle absolue et l’ordre des masses des neutrinos. Parmi les techniques expérimentales, la détection bolométrique est particulièrement prometteuse grâce à sa très haute résolution en énergie, sa flexibilité matérielle et ses faibles niveaux de bruit de fond. Depuis 2012, le groupe développe des bolomètres scintillants à base de molybdène, capables de mesurer simultanément chaleur et lumière de scintillation pour discriminer efficacement les bruits de fond.
L’expérience CUORE, menée au laboratoire du Gran Sasso, constitue l’état de l’art dans la recherche de 0νββ avec des bolomètres TeO₂. Sa sensibilité est toutefois limitée par un bruit de fond dû aux particules alpha radioactives à la surface des détecteurs. Pour y remédier, l’expérience de nouvelle génération CUPID réutilisera l’infrastructure de CUORE, mais avec des bolomètres scintillants permettant un rejet du bruit de fond amélioré d’un facteur 100. Les résultats obtenus par le groupe dans les projets LUMINEU et CUPID-Mo ont conduit la collaboration CUORE/CUPID à adopter en 2018 le Li₂MoO₄ comme technologie de référence — un succès majeur pour le programme français.
Pour préparer les futures générations d’expériences, le groupe mène également les projets ERC BINGO et TINY. BINGO, installé au laboratoire souterrain de Modane, vise à réduire encore les bruits de fond par un facteur 10 supplémentaire avec des détecteurs Li₂MoO₄ et TeO₂. TINY explore deux isotopes prometteurs, ⁹⁶Zr et ¹⁵⁰Nd, nécessitant le développement de nouveaux bolomètres haute résolution avec identification des particules.
Aujourd’hui le groupe est composé de 4 chercheurs permanents, 2 thésards, 2 postdoctorants et 1 alternante.
Contact : Claudia Nones
Faits Marquants
-
Deux jalons franchis sur la route vers CUPID
Les oscillations de neutrinos ont confirmé que ces particules mystérieuses ont une masse, contredisant les prédictions du modèle standard. Le groupe DPhP du CEA Irfu cherche à résoudre ce mystère en…
-
Trois nouveaux résultats pour la collaboration CUPID dans le cadre de la recherche de la double désintégration beta sans émission de neutrino !
La recherche d’une désintégration beta (0νββ) encore jamais détectéeest l’un des enjeux majeurs de la physique contemporaine, car son observation trancherait sur la nature même du neutrino et…
-
Un nouveau record mondial sur la décroissance 0nββ établi par l’expérience CUPID-Mo pour déterminer la nature du neutrino.
Dans sa forme standard, la double désintégration bêta est un processus par lequel un noyau se désintègre en un noyau différent et émet deux électrons et deux antineutrinos (2νββ). Cette transition…
-
Recherche de désintégrations rares : les cristaux à base de molybdène à l’essai au laboratoire souterrain de Modane
L’expérience internationale CUPID Mo menée par des laboratoires français de l’IN2P3 et du CEA/IRFU, teste depuis avril dernier l’usage de cristaux à base de Molybdène pour détecter des doubles…
-
BINGO : une R&D de pointe pour déterminer la vraie nature des neutrinos
Claudia Nones, physicienne des particules à l’Irfu, vient de recevoir une bourse ERC «Consolidator » pour ses recherches sur les neutrinos.Le projet BINGO vise à aller encore plus loin dans les…
-
CUPID-0 a trouvé cristal et s’est installé
En 2018, l’Irfu participe à une publication CUPID-0: the first array of enriched scintillating bolometers for 0νββ decay investigations qui fait le point sur une première matrice de bolomètres…
-
CUPID cherche cristal pour désintégration sans neutrino
Au bout de quatre ans de recherche et développement, l’équipe du projet LUMINEU, préparant CUPID, le futur de la traque de la désintégration double beta sans émission de neutrino (0νββ) avec des…