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Neutrino et Basses Radioactivités


À LA UNE / HEADLINES

Parmi toutes les particules élémentaires qui constituent la matière, les neutrinos sont les plus mystérieuses. Une meilleure connaissance de leurs propriétés pourrait nous ouvrir une porte sur une nouvelle physique. » Comme beaucoup de physiciens, Christine Marquet, du Centre d’études nucléaires de Bordeaux Gradignan, ne cache pas sa fascination pour les neutrinos. Depuis que leur existence a été prédite en 1930, puis confirmée en 1956, les scientifiques ont multiplié les expériences et découvert de nombreuses propriétés de ces particules. Mais bien des questions les concernant demeurent encore aujourd’hui, dont les réponses promettent de révolutionner nos connaissances sur la matière et l’Univers.

Using data from the NEMO-3 experiment, we have measured the two-neutrino double beta decay half-life of Se as (9.39+-0.17 (stat)+-0.58 (syst))x10^19 y under the single-state dominance hypothesis for this nuclear transition. The corresponding nuclear matrix element is 0.0498+-0.0016. In addition, a search for neutrinoless double beta decay using 0.93 kg of Se observed for a total of 5.25 y has been conducted and no evidence for a signal has been found. The resulting half-life limit of 2.5x10^23 y for the light neutrino exchange mechanism leads to a constraint on the effective Majorana neutrino mass of <(1.2-3.0) eV, where the range reflects 2 beta 0 neutrino nuclear matrix element values from different calculations. Furthermore, constraints on lepton number violating parameters for other 2 beta 0 neutrino mechanisms, such as right-handed currents, majoron emission and R-parity violating supersymmetry modes have been set.

  • Study of a spherical Xenon gas TPC for neutrinoless double beta detection / A. Meregaglia, J. Busto, C. Cerna, M. Chauveau, A. Dastgheibi-Fard, C. Jollet, S. Jullian, I. Katsioulas, I. Giomataris, M. Gros et al. - Journal of Instrumentation, Volume 13, January 2018 -

Several efforts are ongoing for the development of spherical gaseous time projection chamber detectors for the observation of rare phenomena such as weakly interacting massive particles or neutrino interactions. The proposed detector, thanks to its simplicity, low energy threshold and energy resolution, could be used to observe the ββ0ν process i.e. the neutrinoless double beta decay. In this work, a specific setup is presented for the measurement of ββ0ν on 50 kg of 136Xe. The different backgrounds are studied, demonstrating the possibility to reach a total background per year in the detector mass at the level of 2 events per year. The obtained results are competitive with the present generation of experiments and could represent the first step of a more ambitious roadmap including the ββ0ν search with different gases with the same detector and therefore the same background sources. The constraints in terms of detector constructions and material purity are also addressed, showing that none of them represents a show stopper for the proposed experimental setup.

Published 11 January 2018 • © 2018 IOP Publishing Ltd and Sissa Medialab


ACTIVITES SCIENTIFIQUES

Reconnue internationalement dans la physique du neutrino, notre équipe est impliquée dans les projets SuperNEMO, JUNO, Double Chooz, R2D2 et LiquidO. Le CENBG s’est fortement investi dans la construction du démonstrateur de SuperNEMO qui devrait permettre d’abaisser la limite de sensibilité en masse du neutrino d’un facteur 10 en recherchant la double désintégration bêta sans émission de neutrino du 82Se. Le détecteur est en fin d’installation et prêt à être mis en service au Laboratoire Souterrain de Modane, le début de la prise de données étant prévu fin 2018. Le groupe a des responsabilités importantes dans le projet JUNO de détection de neutrinos de réacteurs nucléaires pour la mesure de la hiérarchie de masse des neutrinos, projets sur lequel les services techniques du CENBG ont une forte implication. Plusieurs physiciens participent par ailleurs à la fin de l’analyse de l’expérience Double Chooz. De nouvelles R&D pour la recherche de la double désintégration bêta ont également démarré avec les projets R2D2 de TPC sphérique et Liquido basé sur des matériaux scintillants.

  • SuperNEMO À la recherche de la décroissance double-bêta sans émission de neutrino, la collaboration NEMO (Neutrino Ettore Majorana Observatory) est une aventure scientifique internationale en physique qui englobe le projet SuperNEMO, successeur de NEMO-3.
  • JUNO Le Jiangmen Underground Neutrino Observatory est une expérience à buts multiples conçue dans le but de déterminer la hiérarchie de masse du neutrino, en particulier par la mesure précise des paramètres d’oscillation via la détection des neutrinos des réacteurs des centrales nucléaires de Yangjiang et de Taishan, par l’observation des neutrinos atmosphériques, solaires et des géo-neutrinos. Le dispositif expérimental est en construction. Il s’agit d’un détecteur d’une contenance de 20 000 tonnes en liquide scintillant, à 700 mètres de profondeur et d’une résolution de 3% en énergie à 1 MeV.
  • Double Chooz Le but expérimental de Double Chooz est la recherche d’une valeur non évanescente de l’angle de mélange θ13 des neutrinos. Ce sera la dernière étape avant de passer à une nouvelle ère de mesures précises dans le domaine leptonique.
  • R2D2
  • LiquidO

ACTIVITES SUR PLATE-FORME

Le groupe possède un savoir-faire dans le domaine des faibles radioactivités. Ces activités ont débouché sur de fortes collaborations régionales qui sont à l’origine de la Plate-forme Régionale Interdisciplinaires de Spectrométrie Nucléaire en Aquitaine (Projet PRISNA). Cette plate-forme est au service de recherches fondamentales interdisciplinaires (physique, océanographie, archéométrie) mais permet aussi d’assurer des prestations pour des organismes extérieurs via PRISNA Prestations.

  • PRISNA Prestations L’unité Technique PRISNA-Prestations, a pour vocation de produire des mesures par spectrométrie gamma à ultra-bas bruit de fond, et plus généralement de proposer des expertises dans le domaine de la radioactivité environnementale.

TECHNOLOGIES

L’équipe est impliquée dans le projet européen TRITIUM visant à mesurer en temps réel l’activité en tritium de l’eau.

  • TRITIUM Conception, construction et mise en service d’un moniteur de mesure de faibles activités de tritium dans l’eau.

ENCADREMENT


NOTRE EQUIPE

  • 2 directeurs de recherches CNRS dont 1 émérite
  • 4 chercheurs CNRS
  • 2 maîtres de conférence Université de Bordeaux
  • 4 doctorants

DIVERS / MISCELLANEOUS

  • Natural Radioactivity Measurements Applied to the Dating and Authentication of Edible Meat / M.S. Pravikoff, Ph. Hubert, H. Guégan (Submitted on 22 Jun 2018) arxiv.org/1806.10455
  • Environmental Lead-210 gamma-ray measurements in brain tumors / M.S. Pravikoff, C. Marquet, Ph. Hubert (Submitted on 25 Jun 2018) arXiv:1806.09539 [physics.med-ph]
  • Radioactivity measurements of green tea leaves from Japan after the Fukushima incident / M.S.Pravikoff, Ph. Hubert, H. Ohsumi (Submitted on 26 Jun 2018) arXiv:1806.10070 [physics.pop-ph]
  • Dating of wines with Cesium-137 : Fukushima’s imprint (short note) / M.S. Pravikoff and Ph. Hubert (Submitted on 11 Jul 2018) arxiv.org/1807.04340 [physics.pop-ph]