Oscillation de Neutrino à très courte distance
Le neutrino est la particule massive la plus abondante de l’univers mais c’est également celle qui interagît le moins. De ce fait et malgré d’énormes progrès expérimentaux, c’est l’un des ingrédients les plus énigmatiques du modèle standard de la physique des particules. Sa nature et ses propriétés fondamentales restent inconnues : Dirac/Majorana, violation de CP, échelle absolue de 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, dite stérile car n’interagissant pas par interaction faible. Dans ce contexte, le projet SoLiD (Search for Oscillation with Lithium-6 Detector) se propose de développer une nouvelle technologie de détection de neutrino, permettant une mesure robuste du flux de neutrino à très courte distance d’un réacteur nucléaire. Il se propose alors d’infirmer ou de confirmer l’anomalie réacteur et de tester in fine l’hypothèse de cette quatrième saveur stérile.
Le LPC est impliqué depuis 2013 dans le projet SoLiD, conduit à présent par 10 laboratoires internationaux (France, Belgique, Royaume-Uni et USA). L’objectif est de déployer auprès du réacteur de recherche BR2 (SCK-CEN, Mol), une masse fiducielle d’environ 2,9 t pour des distances d’oscillations comprises entre 5,5 et 12 m. Pour ce faire, le dispositif doit permettre un très fort pouvoir de rejection du bruit de fond. La technologie proposée s’appuie sur deux points forts : la segmentation et la capacité de « tagger » le signal neutron. Le détecteur consiste en un réseau 3D d’environ 23000 cubes de PVT (5cm3) lus par un réseau de fibres optiques couplées à des MPPCs. Chaque élément de détection contient une couche de Li6 :Zns permettant de discriminer très proprement le signal neutron du bruit de fond (figure 1). Cette technologie combinée à l’environnement bruit de fond particulièrement bas à BR2 permettent à l’expérience d’obtenir une sensibilité sans précédent avec un rapport signal sur bruit proche de 6.