Le neutrino est l’un des ingrédients les plus énigmatique de la physique des particules. La découverte du mécanisme d’oscillations fut le premier indice expérimental d’une physique au-delà du modèle standard en révélant que le neutrino est massif. Du fait de sa faible interaction avec la matière et malgré d’énormes progrès expérimentaux, sa nature et ses propriétés fondamentales demeurent inconnues : Dirac/Majorana, phase de violation de CP, masse, autres saveurs… Récemment, trois anomalies expérimentales indépendantes (Gallium, LSND/MiniBoone, anomalie réacteur) appuient l’hypothèse de l'existence d’une nouvelle famille de neutrino, qualifiée de stérile car n’interagissant pas par interaction faible. Dans ce contexte, de nouvelles contraintes expérimentales sont nécessaires pour clarifier l’anomalie réacteur. A ce titre, le projet SoLid constitue l’unique opportunité pour la communauté d’obtenir un jeux de données suffisamment complet et précis du flux de neutrino à très courte distance d’un réacteur nucléaire. Il permettra de tester in fine l’hypothèse d’une quatrième saveur stérile et fournira dans le même temps une mesure de référence, indispensable aux calculs de prédiction du flux utilisé dans les mesures actuelles et futures. Si l’existence d’une nouvelle particule était prouvée, ce serait une découverte majeure aussi bien en physique des particules, qu’en cosmologie. Sans aucun doute, elle bouleverserait définitivement la façon dont nous abordons les questions au-delà du modèle standard.
La qualité du projet SoLid repose sur deux points forts sans équivalent : la source d’antineutrino et la technologie de détection. L’expérience prend place auprès du réacteur de recherche BR2 du SCK-CEN (Mol, Belgique) permettant la mesure d’oscillation pour des distances comprises entre 5 et 12 m. Outre ce bras de levier important, le site se distingue par son environnement de bruit de fond exceptionnellement bas et par l’absence de contrainte temporelle. Le dispositif expérimental repose quant à lui sur une technologie innovante de détection neutron très finement segmentée. L’utilisation de couche de 6LiF:ZnS permet de discriminer distinctement le signal neutron et la segmentation, de localiser les interactions antineutrinos et de rejeter efficacement les sources de bruit de fond importantes. Combiné à l’environnement favorable de BR2, notre dispositif permet d’obtenir une sensibilité sans précédent.
SoLid @ BR2
Après le déploiment d’un prototype de 8kg validant la réponse du détecteur et les conditions environnementales, un module à grande échelle de 288kg (SM1) a été construit et déployé avec succès à BR2. Les prises de données ont été menés début 2015. Les premiers résultats démontrent clairement les capacités et le potentiel de cette nouvelle technologie.
La prise de données physique, avec la totalité du détecteur, est quant à elle prévu pour commencer durant l’été 2016.
Ce projet est mené par une collaboration internationale rodée (Angleterre, Belgique, Etats Unis, France), composée de dix laboratoires regroupant une cinquantaine de physiciens. 2 phases sont prévues, la première débutant en 2016 pendant 2 ans atteignant 2t de volume cible et une deuxième phase utlisant en plus la technologie Chandler en développement à Virginia Tech (mix de la technologie SoLid et Lens).
Subatech est impliqué depuis le commencement du projet dans des contributions clefs : conception mécanique, calculs de cœur BR2 et spectres antineutrinos associés, simulation géant4 et analyse des données. Subatech a en charge le groupe réacteur (SCK-CEN, LPC Caen, Subatech) ainsi que la coordination de l’analyse de l’expérience SoLid.
SoLid Module 1 deployed at BR2, IBD candidate from data
SoLid sensitivity for the two phases
Contact : Frederic Yermia (Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.)
Quelque reference :
http://pos.sissa.it/archive/conferences/234/071/EPS-HEP2015_071.pdf
http://pos.sissa.it/archive/conferences/234/080/EPS-HEP2015_080.pdf
http://pos.sissa.it/archive/conferences/234/086/EPS-HEP2015_086.pdf
http://pos.sissa.it/archive/conferences/234/083/EPS-HEP2015_083.pdf