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Accueil du site > FRANCAIS > Services administratif et techniques > Groupe Instrumentation et Détecteurs : Gr.I.De. > Réalisations et projets > L’expérience SuperNEMO


L’expérience SuperNEMO

Le projet SuperNemo A la rencontre entre physique des particules et physique nucléaire, le groupe Nemo du CENBG a pour enjeu de mettre en évidence la véritable nature du neutrino et de mesurer sa masse. La réussite d’un tel projet permettrait d’une part de décrire le neutrino de manière plus complète que le modèle actuel de description de la physique des particules, qui possède des limites, d’autre part d’estimer l’influence du neutrino sur la masse manquante et sur la formation de l’Univers ! L’expérience internationale NEMO (Neutrinoless Ettore Majorana Observatory) recherche l’existence d’une désintégration très particulière, encore jamais observée : la double désintégration beta sans émission de neutrino. L’observation de ce processus impliquerait que le neutrino et l’anti-neutrino sont un seul et même état (particule de Majorana) et permettrait d’accéder à l’échelle de masse du neutrino. L’absence d’observation permet quant à elle de poser des limites sur cette masse. Le détecteur NEMO 3, installé au Laboratoire Souterrain de Modane, est actuellement en prise de données. Les premiers résultats ont permis de mesurer avec précision les temps de vie de décroissance β β 2 ν du 100Mo et du 82Se.

La Recherche et le Développement du nouveau calorimètre effectué au CENBG à pour objectif d’améliorer la résolution en énergie.

Le service instrumentation assure la responsabilité technique de la construction du calorimètre pour le démonstrateur du projet SuperNEMO. Ce démonstrateur aura pour but de montrer la faisabilité du projet en validant les performances obtenues dans la phase de R&D et en contrôlant les sources de bruit de fond dans le détecteur. Le démonstrateur représentera 1/22° du détecteur complet. Le calorimètre comprendra 500 compteurs soit 80% de l’ensemble des compteurs du démonstrateur. Chaque compteur sera constitué d’un bloc scintillateurs (conversion électron/photons) couplé à un photomultiplicateur de 8’’(8 pouces = 20.30 cm), conditionné de manière à atteindre les performances obtenues dans la phase de R&D pour l’ensemble du calorimètre soit une résolution en énergie (FWHM) 7% pour des électrons de 1 MeV. Ces compteurs intègreront des éléments d’étalonnage par source α intégrée au bloc et par injection dans le bloc par fibre optique de photons générés par LED. Ces compteurs seront supportés sur des murs de 5,4m de long sur 3,8m de haut. Actuellement, nous élaborons l’ensemble des procédures de qualification et de montage des modules. La rédaction du plan d’assurance produit (analyse et gestion des risques projet) qui sera joint au Technical Design Report est également de la responsabilité du service. Parallèlement, nous coordonnons la conception des outils de production (presses de collage, tables rotatives de conditionnement des blocs, banc de dégazage des colles…). Ces travaux préparatoires seront validés dans le second semestre 2010 par la fabrication d’une présérie d’une vingtaine de compteurs. Le service est également l’interlocuteur technique de la collaboration SuperNEMO et participe à ce titre à ses colloques.

Le service instrumentation à participé, en collaboration avec les autres services techniques du laboratoire, au développement de 3 bancs de tests pour le projet SuperNemo. Les deux premiers bancs sont des spectromètres d’électrons dont l’objectif est de servir de référence pour la collaboration dans le test des ensembles scintillateur/photomultiplicateur. Ces bancs sont de conception identique mais de taille différente : le premier permet de qualifier des scintillateurs d’environ 30 cm de diamètre couplé à un PM alors que le second permet des scintillateurs beaucoup plus volumineux (barres par exemple) couplés à un ou deux PM.  Chaque spectromètre est composé d’une source d’électrons (source de 90Sr de 370MBq), d’un dipôle électromagnétique et d’un ensemble de collimateurs permettant d’obtenir un faisceau d’électrons mono-énergétiques dans la gamme [400keV ...2MeV] et de taille millimétrique sur le scintillateur à tester. Cet ensemble est monté sur deux axes motorisés afin d’étudier la réponse des ensembles « PM + scintillateur » en fonction de la position du faisceau d’électrons. Nous avons conçu un détecteur DeltaE qui permet de rejeter les X et Gamma du bruit de fond. Ce détecteur mince (110µm de scintillateur plastique couplé à deux PM) est placé sur la trajectoire du faisceau et permet de s’assurer qu’un signal mesuré par le détecteur à qualifier provient de l’interaction d’un électron. Chaque Spectromètre d’électrons est contrôlé à distance : Energie des électrons, position du faisceau, mise en place du détecteur deltaE, coupure du faisceau. Nous avons qualifié les spectromètres et réalisé leur étalonnage en énergie avant leur mise en service fin 2008.

Le service instrumentation à réalisé l’étude et le développement d’un banc de mesures « LASER/LED » dédié au suivi du gain des photomultiplicateurs en fonction de la longueur d’onde des photons incidents. Ce banc est constitué de plusieurs générateurs de flashs lumineux « monochromatiques » dont l’intensité des flashs et la fréquence sont contrôlables à distance. Les flashs obtenus par un générateur sont similaires en termes de durée et amplitude à ceux produits par une particule dans un scintillateur plastique. Les résultats obtenus par ce banc de mesures seront capitaux pour le système de calibration futur de SuperNemo. Pour ce développement, le service instrumentation à proposé une solution alternative au Laser par le biais de l’utilisation d’un générateur de flashs LED (LED Flasher) monochromatiques. L’étude et le développement d’un prototype, son optimisation puis la réalisation finale se sont fait avec le soutient des services électronique et mécanique. Le banc LED, en service depuis septembre 2009, est composé de 4 générateurs de flashs monochromatiques (410, 420, 440 et 460nm), reliés chacun à deux Photomultiplicateurs par fibres optiques. Le pilotage à distance des flashers a été développé par le service électronique.