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  • Les différents types de détecteurs de neutrinos

    Posté le 29 mai 2013

    Super-KamiokandeLes neutrinos étant invisibles aux détecteurs, les scientifiques doivent utiliser une approche indirecte : ils enregistrent les particules chargées et flashs de lumière créés lorsqu’un neutrino frappe un atome, inférant ainsi sa présence.

    Les neutrinos n’intéragissant que très rarement avec la matière, la seule manière de les détecter est de mettre beaucoup de matière sur leur passage. Super-Kamiokande, détecteur de neutrinos situé au Japon, est rempli de 50 000 tonnes d’eau. Les neutrinos (produits par l’atmosphère terrestre, venant du Soleil, et générés par un accélérateur situé à 295 km de là), intéragissent avec les molécules d’eau et produisent des particules chargées. A leur tour, ces particules produisent des flashs bleus (phénomène appelé « rayonnement de Tcherenkov »). Les capteurs de lumière situés dans le réservoir d’eau capturent et enregistrent cette lueur.

    Le détecteur NOvA en construction à Ash River (Etats-Unis, Minnesota) utilisera un scintillateur liquide, produit chimique qui émet un flash lorsqu’une particule le traverse, pour observer les neutrinos envoyés depuis le Fermilab à 800 km de là. Mesurant 15,6 m de large, 15,6 m de haut et plus de 60 m* de long, NOvA sera l’une des plus grandes structures plastiques du monde.
    Au lieu d’utiliser un grand réservoir rempli de liquide, le détecteur NOvA est très segmenté afin de récupérer plus d’informations sur les neutrinos. Les 14 000 tonnes de scintillateur liquide seront divisées en des milliers de tubes de PVC. Lorsqu’un neutrino frappera le détecteur, produisant des particules chargées et des éclairs, il sera possible de savoir précisément où l’intéraction s’est produite et dans quelle direction les particules sont allées.

    Une autre technologie permettant d’obtenir plus d’information sur les intéractions des neutrinos est une grille de fils immergés dans un liquide détecteur. Placés sous haute tension, les fils attirent les particules chargées qui apparaissent lorsque les neutrinos intéragissent avec le liquide. Cette technique employée par le détecteur de neutrinos ICARUS basé en Italie, révèle le chemin précis emprunté par les particules chargées produites lorsque les neutrinos intéragissent avec l’argon liquide. Le détecteur LBNE qui sera situé au Sanford Lab (Etats-Unis, Dakota du Sud), est la prochaine génération de ce type de détecteur.

    Au Pôle Sud, le détecteur IceCube, situé à 1500 à 2000 m de profondeur, détecte les neutrinos qui intéragissent avec la glace. Avec ses 1 km3 c’est le plus grand détecteur de neutrinos au monde.

    Source principale : Symmetry Magazine / Crédit image (intérieur du Super-Kamiokande) : Kamioka Observatory, ICRR (Institute for Cosmic Ray Research), Université de Tokyo

    *Les chiffres varient sur le site du Fermilab et on trouve 78 m de long à un endroit, et 67 m à un autre pour les dimensions du détecteur.

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