Particules et interactions fondamentales

Au LPC Caen, nous nous impliquons pour le moment sur la composante ORCA de l’expérience (Figure 1 ci-dessous) qui s’intéresse plus particulièrement aux propriétés intrinsèques des neutrinos de différentes saveurs ν_e, ν_μ et ν_τ (associés respectivement aux leptons chargés que sont l’électron e^–, le muon μ^– et le tau τ^–) et à leurs oscillations : au cours des dernières décennies, des expériences ont en effet montré que les neutrinos peuvent changer leur saveur (ν_e↔ν_μ, ν_e↔ν_τ, ν_μ↔ν_τ) tout en se propageant dans l’espace. Les probabilités d’oscillation des neutrinos pour passer d’une saveur à une autre sont décrites par la matrice de mélange des neutrinos ou matrice PMNS nommée ainsi à partir des initiales des chercheurs qui l’ont introduite. Une importante question reste ouverte en physique des particules : cette matrice de mélange des neutrinos est-elle unitaire ou non ? Si l’unitarité de cette matrice était mise en défaut, cela serait en contradiction avec les prédictions du modèle standard de la physique des particules et signerait l’existence d’une nouvelle physique. Actuellement, les incertitudes sur plusieurs éléments de la matrice PMNS sont trop importantes pour tirer des conclusions sur son unitarité. Cela est principalement dû aux faibles statistiques expérimentales dans le secteur des neutrinos tau ν_τ. Plusieurs projets expérimentaux, ont pour but d’augmenter cette statistique afin de déterminer avec précision les paramètres physiques liés à ce secteur. L’expérience KM3NeT / ORCA s’inscrit dans cette démarche et permettra de mesurer 4000 neutrinos tau par an dans sa version finale. La prise de données a débuté avec les lignes de détection déjà installées et s’intensifiera jusqu’au déploiement des 115 lignes attendues.