DUNE

Mesurer les oscillations de neutrinos

L’expérience DUNE mesurera dès 2029 le changement de saveur d’un intense faisceau de neutrinos créés au Fermilab (Illinois) après 1300 km de propagation. Dans la mine SURF (Dakota du Sud) 4 modules géants serviront de détecteurs lointains. Ces modules de 10 kt chacun, seront des Time Projecting Chamber (TPC) à Argon Liquide, une technologie qui permet de reconstruire l’interaction des neutrinos avec une excellente résolution spatiale et calorimétrique. Ces caractéristiques sont essentielles pour remplir les objectifs de DUNE : mesurer la hiérarchie de masse et la phase de violation CP des neutrinos.

DUNE étudie plusieurs designs pour ces modules. Celui de ‘Double Phase’, sur lequel le LAPP a fortement contribué, vise à amplifier le signal électrique avant sa collection dans une couche de gaz. Cependant, des difficultés techniques majeures ont contraints DUNE à simplifier ce design vers celui de ‘dérive verticale’ où les électrons sont collectés par des plaques de Printed Circuit Board (PCB) percées sans amplification. Le LAPP a pris un rôle majeur dans la construction d’un prototype au CERN qui validera cette nouvelle technologie.

Collaborateurs

tonnes d'argon liquide

km de propagation

Activités du LAPP

Les contributions sont multiples :

Projet Double Phase :
- Design et construction du support mécanique des Charge Readout Planes (CRPs)
- Système de suspension et automatisation des CRPs
- Carte électronique du système de détection de la lumière
Projet Dérive Verticale :
- Design et construction du support mécanique des CRPs
- Assemblage des CRPs
- Intégration

Thèses soutenues

Pablo Kunze- Soutenance de thèse – 14 oct. 2022 – Études des données du prototype TPC à argon liquide double phase pour l’optimisation de l’expérience d’oscillation de neutrinos DUNE

Collaboration

L’expérience DUNE (Deep Underground Neutrino Experiment) représente une collaboration internationale d’envergure, réunissant plus de 1400 scientifiques, ingénieurs et techniciens issus de 30 pays, y compris le CERN. Cette collaboration diversifiée est dédiée à l’étude des oscillations des neutrinos, un domaine clé de la physique des particules.

La France joue un rôle central au sein de la collaboration DUNE. Les principales institutions impliquées sont le CNRS (Centre National de la Recherche Scientifique) et le CEA (Commissariat à l’Énergie Atomique et aux Énergies Alternatives). Six laboratoires de l’IN2P3 (APC, IJCLab, IP2I Lyon, LP2I Bordeaux, LAPP, LPSC) ainsi que l’Irfu du CEA participent activement à cette expérience. Les contributions françaises couvrent divers aspects, de la conception des détecteurs à la participation aux activités scientifiques.

Le Laboratoire d’Annecy de Physique des Particules (LAPP) joue un rôle significatif au sein de la collaboration DUNE. Le LAPP est impliqué dans le développement des détecteurs et dans la recherche scientifique fondamentale sur les neutrinos.