Curriculum Vitae - APC - Université Paris Diderot-Paris 7

La deuxième option pour l'emplacement de la nouvelle infrastructure est une mine en
Finlande à Pyhäsalmi. La distance au CERN en fait la plus longue ligne de base proposée
dans le monde jusqu'ici. Il y a là un potentiel unique pour la détermination de la hiérarchie de
masse car les effets de matière sont grands. Toutefois, afin d'obtenir le bon rapport (longueur
sur énergie (L/E), le faisceau doit être de plus haute énergie (3-4 GeV) et donc un détecteur
Cherenkov à eau n'est pas adapté. Actuellement, deux options de détecteur sont étudiées:
Le détecteur GLACIER (Giant Liquid Argon Charge Imaging ExpeRiment) est basé sur un
concept nouveau de détecteur à argon liquide, pouvant évoluer jusqu'à un détecteur de 100
ktonnes de masse en un seul volume: il s'appuie sur un réservoir de stockage cryogénique
développé par l'industrie pétrochimique (technologie du gas naturel liquéfié) et sur une
nouvelle méthode de fonctionnement appelé LAr LEM-PTC. LAr LEM-TPC est une chambre
à projection temporelle (TPC) opérant en double phase avec l'extraction de la charge et
l'amplification dans la phase vapeur. Grâce à la très bonne capacité d'imagerie du détecteur
et en combinaison avec un faisceau de neutrinos du CERN, l'expérience GLACIER a un
remarquable potentiel de physique. La haute résolution du détecteur permet la mesure précise
des premier et second maximas de l'oscillation , et donc la détermination précise de θ13, de la
phase δCP de violation de CP et de la hiérarchie de masse.
LENA (Low Energy Neutrino Astronomy) est un projet de grand détecteur de neutrinos pour
l'astrophysique des particules à scintillateur liquide (50 ktonnes) (LSc), situé dans un
laboratoire sousterrain profond. En raison de son faible seuil en énergie, LENA serait sensible
aux neutrinos provenant de sources très différentes: la mesure du fond de neutrinos diffus de
supernovae, la détermination précise du processus de fusion thermo-nucléaire et les effets de
matière dans la matière solaire en mesurant les neutrinos solaires avec de grandes statistiques;
une mesure de géo-neutrinos permettant de sonder les modèles de la Terre; au cas d'une
supernova de type II galactiques, une mesure précise de l'évolution temporelle et de la saveur
des neutrinos émis. Par ailleurs, LENA peut rechercher la désintégration du proton, en
particulier p --> K + ν et ainsi sonder grandes théories unifiées. Par ailleurs, LENA pourrait
être utilisé comme un détecteur de neutrinos atmosphériques à basse énergie et effectuer une
recherche indirecte de matière noire.
Un résumé des trois options de détecteur est donné dans la figure 5.
Le compromis entre les coûts et le potentiel de physique doit être évalué avec soin. Un
paramètre crucial pour le programme basé sur l'utilisation d'accélérateurs est la distance au
CERN. Nous considérons que c'est le cœur de l'étude de conception LAGUNA-LBNO où je
suis en charge du suivi scientifique. Cette approche garantit l'égalité de traitement de toutes
les options possibles et une évaluation basée sur des paramètres communs.
Comme je l'ai montré ci-dessus, le potentiel de physique est extrêmement riche en ces deux
endroits (Frejus et Pyhäsalmi) et complémentaires pour les trois options de détecteur
(GLACIER, LENA et MEMPHYS). La partie astrophysique du programme est presque
identique dans les deux endroits. Le détecteur GLACIER et, encore mieux le détecteur LENA
à Pyhäsalmi peuvent mesurer la géo-neutrinos. Ceci n'est pas possible pour MEMPHYS
puisque nous avons besoin d'un seuil très bas de 2 MeV. De plus, le bruit de fond dû aux
neutrinos réacteurs à Fréjus est trois fois plus élevé qu'à Pyhäsalmi, ce qui rend cette mesure
impossible.