Xavier Sarazin Lundi 23 Mai 2011

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1 Xavier Sarazin Lundi 23 Mai 2011
NEMO-3 NEMO-3 France CENBG Bordeaux IPHC Strasbourg LAL Orsay LPC Caen Xavier Sarazin Lundi 23 Mai 2011

2 Le détecteur NEMO-3 ~20 m2 ~ 10 kg isotopes  Source: feuille ~50 mm,
Chambre à fils: Reconstruction 3 dimensions de la trajectoire des électrons ~ 6000 cellules, fils Calorimètre: 1940 scintillateurs plastiques + PMT basse radioactivité Un serviteur de la science Sous 2000 m de roche 2000 camions par jour Tube de calibration Une échelle… Une mouche !…

3 Été 2001 à Modane

4 Juin 2002 à Modane

5 Décembre 2004 à Modane

6 Extrait d’un film du SCAVO lors de l’assemblage des 20 secteurs
Modane, Printemps 2002

7 Le camembert de NEMO-3 100Mo 6.914 kg 82Se 0.932 kg bb0n search
bb2n measurement 116Cd g Qbb = keV 96Zr g Qbb = 3350 keV 150Nd g Qbb = keV 48Ca g Qbb = 4272 keV 130Te g Qbb = 2529 keV External bkg measurement natTe g 100Mo kg Qbb = 3034 keV 82Se kg Qbb = 2995 keV Cu g (Enriched isotopes produced by centrifugation in Russia) bb0n search

8 Exemple d’une désintégration bb observée dans NEMO3
Deposited energy: E1+E2= 2088 keV Internal hypothesis: (Dt)mes –(Dt)theo = 0.22 ns Common vertex: (Dvertex) = 2.1 mm Vertex emission Transverse view Run Number: 2040 Event Number: 9732 Date: (Dvertex)// = 5.7 mm Vertex emission Longitudinal view Déclenchement 1 PM > 150 keV + 3 cellules Geiger (2 couches voisines + 1)  Taux de déclenchement ~ 5.5 Hz Une désintégration bb observée toutes les 2 minutes

9 Mesure bb2n 100Mo T1/2(bb2n) = (7.17 ± 0.01stat ± 0.43syst) 1018 ans
Phase 2 Dec – Dec. 2009 3.49 ans de données Data: évènements 2-électrons Simulations Monte-Carlo: évènements bb 8083 évènements Bruit de Fond S/B = 76 T1/2(bb2n) = (7.17 ± 0.01stat ± 0.43syst) 1018 ans

10 Pour découvrir un signal bb0n,
il faut avant tout un bruit de fond quasi nul ! 7 kg de 100Mo = noyaux ~ évènements enregistrés / an ~ désintégrations bb2n / an T1/2 (bb2n) = ans Bruit de fond ~ 3 coups/an autour de 2.8 MeV pour atteindre une sensibilité de T1/2(bb0n) ~ 1024 ans avec 5 ans de données ?

11 Origine des bruits de fond
Les « gammas » venant de l’exterieur: - Radioactivité naturelle du détecteur - gammas du laboratoire - neutrons du laboratoire Radioactivité naturelle dans les feuilles source  les deux ennemis sont le 232Th (208Tl) et le 238U (214Bi) Le Radon (214Bi) dans la chambre à fils 220Rn 218Po++ Chacun de ces bruits de fond est mesuré directement grâce à des topologies d’évènements particulières

12 Mesure des gammas externes
e- traversant (e-,g) externe

13 Mesure des gammas externes
e- traversant (e-,g) externe Energie totale des deux scintillators (MeV) Energie de l’électron (MeV)

14 Mesure du 208Tl (232Th) dans les feuilles sources bb
Feuilles bb A (mBq/kg) AHPGe(mBq/kg) 82Se 0.44 ± 0.04 0.40 ± 0.13 150Nd 9.32 ± 0.32 10 ± 1.7 100Mo (m) 100Mo (c) 0.11 ± 0.01 0.12 ± 0.01 <0.13 <0.17 Accord entre mesures NEMO-3 et HPGe Contamination 208Tl des feuilles 100Mo: A(208Tl) ~ 100 mBq/kg

15 Mesure du taux de Radon dans la chambre à fils
214Bi → 214Po → 210Pb b a (164 ms) 214Bi  214Po (164 ms)  210Pb b- a T1/2=162.9 ms Delay time of the a track (ms) 214Bi on the surface of the source foil 214Bi déposé sur les fils b- delayed a Phase 1: Fev → Sept. 2004 Forte Contamination Radon Phase 2: Dec → Janv. 2011 A (Radon) ≈ 5 mBq/m3 Monitoring journalier du taux de Radon

16 Radon Trapping Facility
Octobre 2004 150 m3/heure -50 Co But du jeu: piéger le Radon plusieurs semaines dans ces grosses cheminées noires remplies de « charbon actif»

17 Test de la mesure du bruit de fond avec les feuilles Cuivre
Un secteur équipé d’une feuille de cuivre ultra radiopure Topologie e-,e- interne (similaire à désintégration bb) Pétard ça marche !

18 A-t-on finalement découvert
un signal bb0n ?

19 bb0n results with 100Mo Tobs = 3.85 years M(100Mo) = kg

20 bb0n results with 82Se Tobs = 3.85 years M(82Se) = 932 g

21 bb2n results with the other isotopes

22 Le démontage de NEMO-3 est en cours…
… Sa construction fut une longue aventure…

23 Des travaux au fin fond de la montagne…

24 Des travaux de haute voltige…

25 Des outils modernes développés par de jeunes physiciens dynamiques…

26 Des milliers de câbles, embases PMT, fibres optiques…
… et seulement quelques câbleurs et physiciens …

27 No comment….

28 NEMO-3 en quelques dates
Proposal Tissage du premier secteur au LAL Début installation détecteur à Modane Août ème et dernier secteur installé à Modane Déc Mise sous tension de la chambre à fils Juin Détecteur + blindage complet 14 Fev Début prises de données physiques (Phase 1) Oct Mise en fonctionnement système Anti-Radon Décembre Début prises de données “sans Radon” (Phase 2) Juin Incendie dans le tunnel: arrêt du détecteur durant 1 mois Déc – Janv ans de prises de données sans interruption 11 Janvier Arret des prises de données de NEMO-3 17 ans Phase 1 ~ 1an de données Phase 2 ~ 4 ans de données

29 Merci à vous tous… Ce qu’un « beta » aura vu du Monde
à sa sortie d’une feuille source dans le détecteur NEMO-3… Merci à vous tous…

30 BACKUP

31 Summary of the bb0n results obtained with NEMO-3
N.M.E. 1-3 1-3;7

32 Suivi de stabilité du calorimètre et des gains PMTs
Calibration en énergie et mesure de l’efficacité de détection « 2-électrons » réalisées grâce à des sources 207Bi (deux électrons de conversion de ~ 0.5 et 1 MeV) Suivi de stabilité du calorimètre et des gains PMTs réalisé grâce à des runs laser (deux fois par jour)  permet de rejeter des PMTs avec gain instable

33 Dans la fenêtre en énergie bb0n [2.8 – 3.2] MeV
En résumé, voici les différents bruits de fond attendus pour le 100Mo dans la fenêtre en énergie du signal bb0n [2.8 – 3.2] MeV # coup/an [2.8 – 3.2] MeV Fraction bb2n T1/2=7.1020y 1.75 50% Radon (Phase 2) 5 mBq/m3 1 30% 208Tl in the foil ~ 100 mBq/kg 0.75 20% TOTAL 3.5 100% Bkg ~ 3.5 coups/an Dans la fenêtre en énergie bb0n [2.8 – 3.2] MeV

34 0 of 100Mo [2.8 , 3.2] MeV: Data: 10 events, Expected: 7.4 events
Excluded at 90% C.L events Efficiency = [2.8 , 3.2] MeV: Data: 10 events, Expected: 11.2 events Excluded at 90% C.L events Efficiency =

35 0 of 82Se [2.6 , 3.2] MeV: Data: 6 events, Expected: 5.8 events
Excluded at 90% C.L events Efficiency = 0.159 [2.6 , 3.2] MeV: Data: 9 events, Expected: 7.4 events Excluded at 90% C.L events Efficiency = 0.148