Proposition de sujet de stage 2007 - Double Chooz

Proposition de sujet de stage 2007
Pôle :
DSM
N° :
St-DSM-07-037
Mesure des liquides scintillants et compatibilité des matériaux dans Double
Chooz
Thématique de Recherche
Physique corpusculaire et cosmos / Physique des particules
Sujet
L’expérience Double Chooz (http://doublechooz.in2p3.fr/) est destinée à la mesure du
dernier paramètre de la matrice de mélange des neutrinos : l’angle #13.
Cette mesure suscite depuis quelques années l’intérêt de la communauté des physiciens
des particules car, outre son intérêt fondamental, elle ouvrira la voie à l’étude de la
violation de CP dans le secteur des leptons.
Double Chooz est une expérience d’une centaine de physiciens répartis dans une
trentaine d’instituts. C'est une collaboration internationale regroupant la France,
l'Allemagne, l'Espagne, les Etats-Unis, le Japon, le Royaume-Uni, et la Russie.
La collaboration commencera la construction de l'expérience sur site dès 2007. Deux
détecteurs de neutrinos identiques seront successivement installés près de la centrale
nucléaire de Chooz, dans les Ardennes. L’installation est prévue pour durer 9 mois par
détecteur. Le premier détecteur, situé à 1 km des cœurs de la centrale, devrait prendre
des données au début de l’année 2008. En quelques mois il fournira déjà le meilleur
résultat mondial sur #13. Ces résultats seront ensuite considérablement améliorés après
la construction du détecteur proche à 280 m des cœurs de la centrale.
La mesure est fondée sur la comparaison précise des flux et spectres d l'énergie des
neutrinos à deux distances différentes des cœurs de la centrale nucléaire (1 km et 280 m).
Il s’agit de détecteurs cylindriques d’environ 7 mètres de diamètre et de 7 mètres de
hauteur. Ces détecteurs ont une structure en pelure d’oignon et contiennent une cible
centrale remplie de liquide scintillant dopé au gadolinium, et observée par quatre cents
tubes photomultiplicateurs. Cet ensemble permet de révéler les très faibles traces des
interactions des antineutrinos dans la cible, en les distinguant des bruits de fond.
Le sujet de stage proposé est une simulation simplifiée de l’analyse des données de
l’expérience Double Chooz.
La collaboration a développé un outil de simulation d’après GEANT4, et plus précisément
d’après
GLG4Sim
(http://neutrino.phys.ksu.edu/~GLG4sim/GLG4sim-intro-2006-05-19.pdf). L’ensemble des
programmes développés est regroupé sous l’appellation DCGLG4Sim.
Cette simulation comprend un générateur d’antineutrino issus des cœurs des centrales
nucléaires,
et matériaux,
Date
d'édition : ainsi qu’une simulation de l’ensemble du détecteur : géométrie
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liquides scintillants et différentes huiles minérales dans les quatre régions distinctes du
détecteur, modèle d’interaction des antineutrinos, et modèle optique de propagation de la
lumière de scintillation jusqu’au tubes photomultiplicateurs.
Le stage consistera en l'etude des liquides scintillants de la cible (scintillateur dopé au
gadolinium) et du gamma-catcher (scintillateur non dopé) de l'expérience. Les rendements
de scintillation seront mesurés, ainsi que les propriétés temporelles des transferts radiatifs
après exitation par des particules chargées où rayon gammas.
La qualification de la compatibilité des matériaux avec les liquides avec les structures
mecaniques du détecteur dans les différents volumes : cible, gamma-catcher, buffer, et
veto interne. La stagiaire pourra en plus participer à la création d'une base de donnée
matériaux pour l'expérience.
Travail à effectuer par le stagiaire
Le stage consistera en l'étude des liquides scintillants de la cible (scintillateur dopé au
gadolinium) et du gamma-catcher (scintillateur non dopé) de l'expérience. Les rendements
de scintillation seront mesurés, ainsi que les propriétés temporelles des transferts radiatifs
après exitation par des particules chargées où rayon gammas.
La qualification de la compatibilité des materiaux avec les liquides avec les structures
mecaniques du détecteur dans les différents volumes : cible, gamma-catcher, buffer, et
veto interne. La stagiaire pourra en plus participer à la création d'une base de donnée
matériaux pour l'expérience.
Date d'édition :
St-DSM-07-037 / page 2
Laboratoire d'accueil
Centre : Saclay
Département/Service : DAPNIA /Service de Physique des Particules
Nom du laboratoire : SPP10/Groupe Double Chooz
Stage proposé pour
Master 2ème année
DEA
DESS
Ecole d'ingénieur
Ecole d'ingénieur
Master 1
(fin d'études)
(début d'études)
Maîtrise
Licence
DEUG
IUT/BTS
Responsable du stage
Thierry Lasserre
Tél : 01 69 08 36 49
Mail : [email protected]
SPP15/Groupe Neutrinos-accélérateurs
CEA/Saclay, SPP - Bât.141 - Pièce 26B
91191 Gif sur Yvette Cedex
Date d'édition :
St-DSM-07-037 / page 3