Curriculum Vitae - APC - Université Paris Diderot-Paris 7

pour mesurer les différences de composition d'un intense faisceau de neutrinos du Fermilab, sur une
distance entre le détecteur proche et le lointain de 735 km. Les deux détecteurs sont conçus pour être
aussi indentiques que possible de sorte que de nombreux effets systématiques de leurs réponses
seront annulés dans les comparaisons des événements neutrino entre eux. Le document décrit les
détecteurs MINOS de façon très détaillée. Quand j'ai rejoint l'expérience en 1999, elle était au début
de son développement et un effort très excitant et intense a commencé. Dès que le type de détecteur
(un sandwich fer aimanté - scintillateur a été adopté, nous avons développé la façon de le construire.
Dans les premiers jours j'ai aussi travaillé sur une proposition du groupe de compléter le détecteur
lointain avec un détecteur muni d' émulsions nucleaires à la Chorus et Donut pour observer
directement l'apparence du neutrino tau. Cette proposition n'a pas été acceptée parce que les
finances ne le permettaient pas. Par ailleurs, dans le programme de R & D pour MINOS, nous avons
commencé par l'optimisation des lattes de scintillateur plastique, leur lecture par une fibre optique
couplée à des photomultiplicateurs multi-anodes de Hamamatsu. Le système de scintillateur MINOS
se compose d'environ cent mille bandes extrudées de scintillateur polystyrène, chacune faisant 4,1
cm de large, 1,0 cm d'épaisseur et jusqu'à 8m de long, la surface totale de ce système étant de 28000
m 2 . La lecture de ces scintillateurs se fait par des fibres scintillantes choisies par opposition à une
lecture directe du scintillateur en raison d'un avantage de près de 22 :1 en coût. La plupart des
économies de coût provient de l'utilisation des fibres dont la longueur d'onde d'absorption est plus
faible que celle de réémission, en anglais "wave length shifter (WLS)", pour canaliser la lumière vers
les pixels des photomultiplicateurs.Une fibre WLS parcourt le centre de la face large de chaque bande
et recueille la lumière provenant de toute la bande, conduisant à une réduction de la superficie
photocathode (par rapport à lecture directe scintillateur) par un facteur de plus de 300. La sommation
optique de la lecture des fibres WLS dans le détecteur lointain conduit à une économie des coûts
supplémentaires à la suite d'une réduction du nombre de PMT et de canaux associés électroniques.
J'ai contribué à cette partie en participant à la construction d'un prototype à l'Argonne National Lab.
Toutes les étapes de l'assemblage, y ont été testées, du collage des fibres dans les bandes de
scintillateur jusqu'à la manutention et l'emballage et l’assemblage sur les plaques d'acier. Le groupe
de l'Université Tufts a été en charge de la production du fraisage précis des bandes de scintillateur.
J'ai écrit le programme pour une machine de fraisage 3D pour la production de masse à Tufts.
Le détecteur de MINOS est constitué de 486 plaques d'acier, chacune construite de huit plaques
individuelles, plus petites, pour être compatible avec l’accès restreint de la mine. Tous les composants
du détecteur ont été déplacés à travers le puits de la mine souterraine existante, les dimensions et
poids devant être limités à 5.5 tonnes au plus. Chaque élément d’acier de 8 m en diagonale a été
construite sous terre par soudure et rassemble huit plaques de 2m de large et 1,27 cm d'épaisseur.
Après avoir fixé les modules des bandes de scintillateur d'un côté, les éléments ont été montées à la
verticale avec un espacement centre à centre de 5,95 cm. La masse totale est de 5500 tonnes.
L'ensemble du détecteur est magnétisé avec une bobine centrale de 1,4 T. En collaboration avec mes
élèves, nous avons contribué à la construction du détecteur à la cartographie du champ magnétique.
La connaissance précise du champ est très important pour la reconstruction du moment et la charge
du muon.
Publication 5
Références : Large underground, liquid based detectors for astro-particle physics in Europe:
Scientific case and prospects. D. Autiero et al. May 2007. 29pp. Published in JCAP 0711:011,2007.
Résumé:
Ce document doit être considéré comme le fondement de la collaboration européenne LAGUNA (gros
appareils pour Grand Unification et astrophysique des neutrinos) et LAGUNA-LBNO (gros appareils
pour Grand Unification et astrophysique des neutrinos et Long Baseline Neutrino Oscillation).
Aujourd'hui la physique des neutrinos est un des domaines les plus dynamiques de la recherche en
physique des particules fondamentales et en astrophysique. La prochaine génération de détecteurs
de neutrinos se penchera sur les deux aspects: les propriétés fondamentales des neutrinos, comme la
hiérarchie de masse, l'angle de mélange θ13 et la phase de CP ainsi qu'à l'astronomie des neutrinos
solaires de faible énergie, la mesure des neutrinos atmosphériques et de ceux des supernovae.
Enfin, la durée de vie limitée du proton, qui est la prédiction importante de la plupart des théories de
grande unification, sera testée avec au moins un ordre de grandeur de gain par rapport aux limites
actuelles. Un Observatoire de neutrinos moderne aura besoin d'un énorme détecteur à l'échelle
mégatonnes qui à son tour doit être installé dans un nouveau laboratoire souterrain international,
capable d'accueillir un tel détecteur. La contribution spécifique par mon groupe à cet article est lié à