Quête de la violation CP : projet WA105 au CERN
Un prototype pour un futur détecteur géant de neutrino : DUNE
Une autre propriété importante est l’existence ou non d’une différence de comportement entre matière et anti-matière appelée violation de la symétrie CP dans le secteur des neutrinos.
La recherche de cette violation nécessite des expériences sur faisceau. Dans ce cadre le LAPP est impliqué dans des développements de détecteur pour la réalisation d’un projet de faisceau neutrino de très longue distance. Celui-ci devrait voir le jour aux Etats Unis avec un faisceau partant de Fermilab situé près de Chicago vers des détecteurs géants d’argon liquide dans une mine à 1300 km de distance : l’expérience DUNE.
Des groupes français dont le LAPP s’engagent à réaliser le démonstrateur au CERN (WA105) d’un type de détecteur TPC à argon liquide avec phase gazeuse qui pourrait être le choix technologique pour un ou plusieurs des modules de DUNE. La portée des recherches pour répondre à ces différentes questions est très grande et de nombreuses surprises sont possibles dans les années à venir concernant cette thématique.
Un détecteur de 200 000 litres d’argon liquide à -185o C
Le projet WA105 a pour objectif de mettre en œuvre un énorme détecteur de 6mx6mx6m de volume contenant de l’argon liquide. Ce détecteur fonctionne comme une chambre à projection temporelle (TPC) . Baigné dans un champ électrique très fort les électrons de ionisation laissés lors du passage d’une particule chargée devront parcourir une distance pouvant atteindre 6 m avant d’être récupérés sur les plans de lecture. Ces plans de lecture situés en haut de la cuve devront être suspendus dans la vapeur d’argon.
Objectif faisceau de particules chargées :
La construction du détecteur commencera en 2017 pour s’achever au printemps 2018. Le détecteur devrait prendre des données avec un faisceau de particules chargées en automne 2018.
Un prototype de 3mx1mx1m vient d’être réalisé au CERN et est en phase de refroidissement. Il devrait prendre des données de muons cosmiques dès l’automne 2016. Il permettra de valider un certain nombre de choix techniques et de procédures qui seront appliqués au projet WA105.
Le groupe WA105/DUNE du LAPP, du fond au sommet du détecteur :
Le groupe du LAPP a pris en charge la conception, la réalisation de la structure mécanique qui maintiendra avec une très grande précision les 36 m2 de plan de lecture au dessus du bain d’argon liquide. Il est aussi responsable du système d’automatisme qui permettra de maintenir ce plan de lecture toujours à la même distance de la surface de liquide. De plus une équipe d’électroniciens participe au projet de lecture des photomultiplicateurs se trouvant au fond de la cuve qui permettent de détecter la lumière de scintillation apparaissant dès le passage des particules chargées dans l’argon liquide.