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GALLEX, NOMAD, ANTARES

GALLEX, NOMAD, ANTARES. Une décennie de neutrinos Th. Stolarczyk CEA/DSM DAPNIA/SPP (et APC-Paris VII). Rappel Les oscillations de neutrinos. Trois familles : Saveurs : n e , n µ , n t Propagation : n 1 , n 2 , n 3 À 2 familles : Angle de mélange : q  sin 2 2 q

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Presentation Transcript

  1. GALLEX, NOMAD, ANTARES Une décennie de neutrinos Th. Stolarczyk CEA/DSM DAPNIA/SPP (et APC-Paris VII)

  2. RappelLes oscillations de neutrinos • Trois familles : • Saveurs : ne, nµ, nt • Propagation : n1, n2, n3 • À 2 familles : • Angle de mélange :q sin22q • Écart des masses carrées : Th. Stolarczyk - Habilitation

  3. Une décennie de neutrinos DONUT Découverte nt SNO Oscillations! LEP (CERN) 3 familles GALLEX n primordiaux LSND nmne SuperK n atmosph. Th. Stolarczyk - Habilitation

  4. Activités hors rechercheNon exhaustif… • SFP (1993-2002) • Insertion professionnelle des docteurs • Communication et Web • Conférences • Eurodoct 91 • Gif 93 (resp. scientifique) • Blois 96 (éditeur) • PIF III • Journées du DAPNIA • TAUP 99 • Neutrino 2004 • Popularisation… Th. Stolarczyk - Habilitation

  5. GALLEXDétecter les neutrinos primordiaux • Étude des bruits de fond • Muon cosmiques • Neutrons de la radioactivité ambiante • Simulation des compteurs • Analyse des données • Collaboration : France (Nice, Saclay), Allemagne, Italie, Israël, USA50 collaborateurs npp : p + p  2H + e+ + ne Th. Stolarczyk - Habilitation

  6. GeCl4 GeH4 PrincipeUne expérience radiochimique • ne + 71Ga 71Ge + e- • En > 233 keV • t = 16,4 j • Détection du 71Ge Flux • 30 t de gallium54 m3 de GaCl3 + HCl Th. Stolarczyk - Habilitation

  7. PrincipeObservation des désintégrations de 71Ge 71Ge 71Ga EL=1,2 keV EK= 10,4 keV GeH4+Xe (30%) Th. Stolarczyk - Habilitation

  8. 5 –8 keV 4 –6 keV 40 – 49 keV 50 –175 keV 34, 40 keV Étalonnage des compteurs 153Gd 153Eu Cérium Th. Stolarczyk - Habilitation

  9. Simulé Calculé Expérimental Etalonnages :Résultats de la simulation Lignes de champ Résolution • ~ 40 raies • 1,06 keV • 5,11 keV Accord expérimental • 9,79 keV Th. Stolarczyk - Habilitation

  10. Analyse du 71Ge • Sélection • Énergie • Radon (t=3,8 j)  « overflow » • Coupures en temps • Radioactivité  signal lent • Temps de montée • Les SNU • Maximum de vraisemblance b(cp/jour) + a(SNU).e-t/t 0 < t < tGe71 3.tGe71 < t < 4.tGe71 Énergie (keV) Th. Stolarczyk - Habilitation

  11. 65 expositions – 300 71Ge détectés Validé par les irradiations 51Cr Résultats finals • À soustraire… • m atmos : 2,8 ± 0,6 • Neutrons : 0,15 ± 0,10 • 69Ge : 1,0 ± 1,0 • Radon : 0,3 ± 0,3 • Eff. Radon : 2,2 ± 1,2 • TOTAL : 6,5 ± 1,7 • Net : 77,5 ± 6,2 ± 4,5 (73 SNU prédits pour npp) • Prédit : ~ 130 SNU Th. Stolarczyk - Habilitation

  12. n pp n Be n B n pp n n Be pp n Be n B n B Résultats finalsInterprétation LMA SMA « Vide » Th. Stolarczyk - Habilitation

  13. NOMADOscillations des nm en nt • Chambres à dérive • R&D • Construction et maintenance • Monitorage (et base de données) • Étude des électrons • Identification dans les chambres • Charme en électron • Encadrement de Xavier Méchain • Web interne et externe • Collaboration France, USA, Italie, Allemagne, Russie, CERN, Australie, Croatie, Suisse 160 collaborateurs Th. Stolarczyk - Habilitation

  14. Principe l  1 mm • Faisceau de nm : • E ~20 GeV à L ~1km  Dm2  10 eV2 • 1,4·106nm CC (19951997) • Signal  pT manquant ! nm nt + N  t- + X Th. Stolarczyk - Habilitation

  15. Le détecteur Th. Stolarczyk - Habilitation

  16. Les chambres à dérive Résolution spatiale :  150 µm Th. Stolarczyk - Habilitation

  17. Les chambres à dériveConstruction à Saclay Th. Stolarczyk - Habilitation

  18. Le charme en e+(thèse X. Méchain) • Mesure du contenu en s du nucléon et de la masse du charme • Comparaison avec les expériences précédentes  « Validation » de la détection te- e+ ne X 0,5% des interactions nm-CC Th. Stolarczyk - Habilitation

  19. Signal Bruit de fond… …mesuré par : e- g, p°, h e+ e- e+ Charme en e+Signal et bruit de fond ne D+ e+ ct 100 µm H- Th. Stolarczyk - Habilitation

  20. Sélection de 1 e+ (S+B) ou 1 e- (B) au vertex primaire Données réelles (2·106) MC bruit de fond (2·106) MC avec charme (104) « Nettoyage » des hadrons Isolation du signal pc e+ > p e+ Angles (e+,h-) h- : particule susceptible d’être le e- non identifié de la paire Qt (e+,gerbe hadronique) Rapport de vraisemblance 565 candidats MC charme Eff = 5,6% (données) Charme en e+Méthode Th. Stolarczyk - Habilitation

  21. Charme en e+Mesure du quark charme • MC  f(mc, k) • Mc : masse du charme • k  fraction de mer étrange • Comparaison aux données  mc et k Expérimental Th. Stolarczyk - Habilitation

  22. mc = 1,7 ±0,6 k = 0,52 ± 0,14 m+ m- Charme en e+Résultats • Bon accord avec les autres mesures  le détecteur fonctionne • Taux de production : 0,57% Th. Stolarczyk - Habilitation

  23. Résultat de NOMAD 1,4·106 nm + N  m- + X Pmt < 1,6 ·10-4 Th. Stolarczyk - Habilitation

  24. ANTARESVoir l’Univers en neutrinos • Responsable de l’analyse du démonstrateur • Encadrement d’A. Kouchner • Étude des flux diffus • Encadrement d’A. Romeyer • Muons dans la ligne secteur • Encadrement de S. Saouter et F. Jouvenot • Responsabilités • Coordination de la reconstruction • Organisation et cohérence des codes • Web externe • Comité de publication • Collaboration Grande Bretagne, Espagne, Pays-Bas, Russie, Italie, Allemagne, France 150 collaborateurs Th. Stolarczyk - Habilitation

  25. p : B + effet GZK  50 Mpc @ 1019 eV Un nouveau messager • Neutrino • Explorations de sources sur des distances cosmologiques • Faible interaction  grand volume de détection g : absorbés (effet GZK) 10 Mpc @ 1014 eV n Th. Stolarczyk - Habilitation

  26. Accélérateurs cosmiques Supernovae Sursauts gamma e g(Compton, Synchrotron) Pulsars p/A + p/g p0 + p + ...  g gnmm  nm nee G A L A C T I Q U E Microquasars E X T R A - G A L A C T I Q U E Noyaux actifs de galaxie Th. Stolarczyk - Habilitation

  27. Détection • n cosmiques ( > 1 TeV) • m atmosph. • n atmosph. (10 – 100 GeV) • c°c° n (10 – 1000 GeV) Th. Stolarczyk - Habilitation

  28. La Seyne-sur-Mer Le détecteur 350 m 100 m 12 lignes 3x30 PM 60 m -2500 m Th. Stolarczyk - Habilitation

  29. Le démonstrateur • Premier test grandeur nature d’une ligne(12/99  06/00) Th. Stolarczyk - Habilitation

  30. Le démonstrateurStabilité • Validation : • Positionnement • Suivi des déformations • Contrôle via le câble sous-marin Th. Stolarczyk - Habilitation

  31. Gerbes atmosphériques (multi-m) Th. Stolarczyk - Habilitation

  32. Monte Carlo Reconstruit Th. Stolarczyk - Habilitation

  33. Le démonstrateurReconstruction de muons • Bon accord, malgré : • 7 PMs ! • Transmission analogique • Peu de données (thèse A. Kouchner) Th. Stolarczyk - Habilitation

  34. Performances :sources ponctuelles 3e catalogue d’EGRET Résolution angulaire : 0,2° @ E>105 GeV Th. Stolarczyk - Habilitation

  35. Amanda Antares Performances :Fonds diffus (thèse A. Romeyer) • Énergie : • facteur 2 (E 10 TeV) • facteur 3 (1 - 10 TeV) • Taux d’événements (/an) • E>1 TeV : • S = 10 – 200 • B = 300 • E>100 TeV : • S = 2 – 100 • B = 2 Baïkal Th. Stolarczyk - Habilitation

  36. Calendrier • Début 2003 : secteur déployé (thèse S. Saouter) •  04/2003 : prise de données • Fin 2003  1 ligne • 2004  10 lignes • 2005  12 lignes •  vers le km3 Th. Stolarczyk - Habilitation

  37. LSND nmne ? Kamiokande, SuperK, Macro nmnt Kamland  LMA LMA Davis + gallium + Kamiokande + SuperK SMA nenm +nt Low Vide Quel avenir pour le neutrino ? K2K SNO  oscillations Th. Stolarczyk - Habilitation

  38. Quel avenir pour le neutrino ?Demain… Aujourd’hui Demain LSND nmne ? MINIBOONE (2003) MINOS (2004)(Fermilab  Soudan) OPERA + ICARUS (2006?)(CERNGran Sasso) K2K Kamiokande, SuperK, Macro Kamland  LMA Borexino (2003) Spectroscopie (LENS, XMASS, HELLAZ, HERON) Davis + gallium + Kamiokande + SuperK SNO  oscillations Th. Stolarczyk - Habilitation

  39. Quel avenir pour le neutrino ?Après demain… • Mesurer les paramètres à trois familles • Soleil : m221, q21 • Atmosphérique : m232, q32 • m213,q13<10°(CHOOZ) • Violation de CP : d • Préciser q13  Superfaisceaux (2008) • Hiérarchie de masse, d Usine à n (2020?) • Masses absolues • Nature du neutrino (Dirac, Majorana) Th. Stolarczyk - Habilitation

  40. Vue depuis la salle de contrôle d’ANTARES Th. Stolarczyk - Habilitation

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