Participation du LAPP
Un réacteur nucléaire de puissance est une source colossale de neutrinos et, de plus, une source pure d'anti-neutrinos de type électron. C'est d'ailleurs auprès d'un tel réacteur que Fred Reines a mis en évidence expérimentalement l'interaction d'un neutrino en 1956. Son travail de recherche dans ce domaine lui a valu le prix Nobel de physique en 1995. Tout naturellement les physiciens ont donc utilisé ces réacteurs pour essayer de percer les mystères du neutrino:
- vérification du modèle standard par la mesure précise des probablités d'interaction du neutrino,
- recherche de preuves expérimentales d'une masse
pour le neutrino par la mise en évidence du phénomène
d'oscillation des neutrinos ou de sa désintégration.
MESURE DE LA REACTION DE COURANT NEUTRE SUR DEUTERIUM AUPRES DES REACTEURS DU BUGEY
Le détecteur préparé à IRVINE (USA-CA) a été installé à Bugey fin 1993. L'objectif est d'atteindre une précision de 5% sur la section efficace de la réaction de courant neutre. C'est la précision actuelle du modèle et ce résultat sera aussi important pour une expérience telle que SNO qui utilisera cette réaction pour détecter les neutrinos solaires. La précision expérimentale actuelle est de ~ 20%. La réaction de courant neutre de l'antineutrino sur le noyau de deutérium donne un neutron dans l'état final comme seule particule détectable. Le problème du bruit de fond est donc un point crucial pour une telle expérience. Ce bruit de fond est égal à 2 neutrons par heure dans les 500 litres d'eau lourde qui constituent le coeur du détecteur. C'est aussi bas que le fond neutron mesuré dans les expériences souterraines (Fréjus, Gran Sasso).
En moins d'une année de prise de données, une précision statistique de 10% a été atteinte..
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| neutrons simples/jour |
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| temps effectif (jours) |
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L'expérience est terminée et les résultats
seront publiés début 1998.
RECHERCHE DES OSCILLATIONS DES NEUTRINOS A UNE DISTANCE DE 1 KM D'UN REACTEUR NUCLEAIRE DE PUISSANCE CHOOZ DANS LES ARDENNES EN FRANCE
Cette expérience est la suite du programme de recherche des oscillations du neutrino de Bugey. Le site de CHOOZ a été choisi car il remplit les 3 conditions nécessaires pour une expérience à grande distance de la source:
- disposer d'une source intense de neutrinos : 2 réacteurs de 4.2 GW
- mesurer le bruit de fond du détecteur la source de neutrinos étant entièrement coupée : les 2 réacteurs ont été mis en service après le démarrage de l'expérience
- protection contre le rayonnement cosmique : l'expérience est installée dans une galerie désaffectée couverte par 150m de roche.
L'intérêt de cette expérience est motivé par l'existence d'anomalies dans les mesures utilisant des neutrinos atmosphériques et par l'étude d'un grand détecteur à bas bruit de fond servant de prototype pour des expériences futures à plus grande distance d'un réacteur.
Le détecteur installé dans le hall est entré en fonction à la fin de l'année 1995 ce qui a permis la mesure du bruit de fond pendant trois mois. Les réacteurs ont démarré courant 1996.
Le LAPP a eu la charge de la coordination générale du projet. Il a étudié, fait réaliser et installé les structures internes du détecteur: ampoule acrylique de 5,5 m3 contenant le scintillateur dopé au gadolinium, la géode en panneaux ABS thermoformés supportant les 192 photomultiplicateurs (diamètre 20 cm) regardant le centre du détecteur. La réalisation de ces deux structures a nécessité de nombreuses études mécaniques en 3 dimensions (EUCLIDE et SYSTUS) pour satisfaire les contraintes de la physique:
- minimisation de la matière à l'intérieur du détecteur, il fallait notamment éviter les structures métalliques qui peuvent être une source indirecte de bruit de fond
- bonne rigidité mécanique
- minimiser les zones d'ombre en allégeant les bras d'accrochage des structures.
De plus les matériaux utilisés dans les structures ont été sélectionnés en fonction de leur faible radioactivité intrinsèque et de leur compatibilité avec les liquides scintillants au milieu desquels elles sont immergées.
La collaboration vient de publier ses premiers résultats (hep-ex/9711002 à paraître dans Physics Letters B). Cette étude fait l'objet de la thèse de M. Laiman (en préparation).