Notre compréhension de la nature repose sur le concept de symétries fondamentales qui impriment une structure particulière au modèle standard de la physique des particules (MS). Tester la validité de ces symétries est l’un des meilleurs moyens de valider les fondements de notre interprétation actuelle du comportement de la nature ou, à défaut, de rechercher une nouvelle physique. Notamment, l’asymétrie entre la matière et l’antimatière dans l’Univers soulève des questions troublantes sur la validité de certaines des symétries supposées. Les neutrinos proposent un laboratoire de choix pour tester ces symétries. Leurs caractéristiques, notamment leur masse et leur possible nature de Majorana possible, suggèrent de nouvelles symétries qui pourraient nécessiter une extension du modèle standard.
Le DPhP s’est positionné pour répondre à toutes les questions ouvertes (nature des neutrinos, masses et propriétés des neutrinos, hiérarchie des masses) avec les expériences d’oscillations à longue ligne de base actuelle ou futures (T2K, HK, DUNE), l’étude de ses propriétés comme la diffusion cohérente sur noyau auprès des réacteurs de la centrale nucléaire de Chooz (NUCLEUS) ou de sa nature avec les expériences de prochaine génération de recherche de désintégration beta sans émission de neutrino (CUORE, CUPID, BINGO, TINY). Il est aussi impliqué dans l’étude du comportement de l’antimatière dans le champ gravitationnel terrestre (GBAR). Ces études sont caractérisées par le déploiement de d’une grande diversité de technologies de détection dans des environnements très divers (accélérateur JPARC, centrale de Chooz, laboratoires souterrains de Modane, Canfranc ou du Gran Sasso). Certaines techniques de détection sont à l’origine de programmes de recherche et développement sociétaux comme celui d’une nouvelle technique de tomographie par émission de positron pour l’imagerie médicale (ClearMind).
Les groupes
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La découverte des oscillations de neutrinos, récompensée par le prix Nobel 2015, a établi que ces particules possèdent une masse non nulle, en contradiction avec le Modèle Standard (MS). Le groupe du DPhP est engagé dans plusieurs expériences d’oscillations de neutrinos afin de rechercher une différence entre l’oscillation des neutrinos et des antineutrinos, signe potentiel…
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L’étude des neutrinos issus des désintégrations β permet de tester les symétries fondamentales du Modèle Standard et de rechercher de la nouvelle physique…
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La double désintégration bêta sans émission de neutrinos (0νββ) est un processus nucléaire hypothétique, jamais observé, qui violerait la conservation du nombre leptonique. …
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L’expérience GBAR, initiée à l’IRFU, vise à mesurer l’accélération gravitationnelle d’un atome d’antihydrogène en chute libre …
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Les détecteurs de rayonnements ionisants à très haute résolution temporelle sont des éléments clés en physique des particules mais aussi en imagerie médicale.
