L’ Usine à Neutrinos: Pourquoi, Ou, Quand??? Gilardoni Simone CERN - PS/PP division Université de Genève

Menu (sans le dessert...) Ou je travail, le CERN - PS/PP division Les neutrinos C ’est quoi une usine à neutrinos? Pourquoi une usine à neutrinos? Mon boulot Le future (quand…..) Résultats et conclusions Gilardoni Simone

Le CERN PS - Proton Sincrotron PP - Particle Production Gilardoni Simone

La disparition des Neutrinos Solaires: -50% Oscillations ??? Gilardoni Simone

Résultat de Super-Kamiokande: oscillations nm  nx Neutrinos atmosphériques Gilardoni Simone

Les oscillations des neutrinos Hp: Les états propres de masse sont différents des les états propres de saveur |ne(t=0) > = cosq |n1> + sinq |n2> |nm(t=0) > = -sinq |n1> + cosq |n2> Time evolution |nm(t) > = -sinq exp[-i(2pE1/h)t] |n1> + cosq exp[-i(2pE2/h)t] |n2> E2k=p2c2+m2kc4 k=1,2 Ek, lk sont differents si les masses sont differentes Gilardoni Simone

Les oscillations des neutrinos Deux composantes à deux l différentes P(nm ne) = |< nm(t)|ne(t=0)>|2= sin22qsin2(px/losc) losc = 2.5 En/Dm2 Amplitude max  sin22q Frequence  Dm2=m12 - m22 Gilardoni Simone

Types de neutrinos p  m  + nm(nm) m   e + ne(ne) + nm(nm) Neutrinos solaires: Un seul saveur: ne Energie: 0.1< En < 11 MeV Distance Terre-Soleil 144000000 Km Neutrinos atmosphériques Deux saveurs : nm et ne (Rate=2) Energie 100 Mev >> qq Gev Source isotrope Dm2= 3 10-3 eV2 losc = 500 Km à 1 GeV p  m  + nm(nm) m   e + ne(ne) + nm(nm) Gilardoni Simone

Neutrinos: l ’ état de lieu On a 3 neutrinos massives (resultat du LEP) PEUT ETRE un STERILE Quatre solutions pour les n solaires Vacuum oscillations Small mixing angle (SMA) MSW solution Large mixing angle (LMA) MSW solution Neutrinos atmosphériques CP violation à démontrer Gilardoni Simone

Pour quoi une Nufact On a besoign d ’une SOURCE de ne A HAUTE ENERGIE Neutrinos atmosferiques nm  nt nm  ne Disappareance P(nm  nm) On trouve la moitie Appearance P(nm  nt) Gran Sasso P(nm  ne) Gran Sasso ? On a besoign d ’une SOURCE de ne A HAUTE ENERGIE nm  ne T ne  nm  ne  nm CP Gilardoni Simone

Schéma pour une Nufact m+  e+ ne nm Gilardoni Simone

Pour quoi une Nufact? Nouvelle physique Saveur des  connue CP violation dans le secteur leptonique Saveur des  connue 50% ne and 50% nm Choix de l ’énergie des  En  40 GeV pour Em=50 GeV Energie des  connue a 1% près Flux des  connue a 1% près f= 25% des 1021 nm/y Choix de la distance  3500 Km pour le FAR DETECTOR Gilardoni Simone

Faisceau “around the world” La distance optimale est de 3500 Km Gilardoni Simone

Wrong sign muons m+  e+ + nm + ne nm + N  m+ + X nm CC nm + N  nm + X nm NC ne + N  e- + X ne CC ne + N  ne + X ne NC Oscillations ne  nm nm + N  m- + X nm CC signal NUFACT 50% nm et 50% ne Gilardoni Simone

Composition d’une Nufact Proton Source Haut courant, haute répétition rate, 4 MW pot, 2 GeV Cible pour la production des pions Jet de Mercure Cupronickel Rotating Band Système de collection des pions Corne Magnétique Solénoïde Canal de fragmentation des pions Muon Cooling et acceleration Storage et decay ring pour les muons Gilardoni Simone

Cela est vraiment une bonne question.... Quand ??? Cela est vraiment une bonne question.... R&D  5 ans + projet 3 ans + demarrage construction 2009  Demarrage machine 2012 ? Gilardoni Simone

Mon boulot Cible pour la production des pions Système de focalisation Combien de pions par p.o.t. Matériau ? Solide ou liquide ? Longue ou courte ? ( 2 cm  30 cm) Couplage avec le système de focalisation Système de focalisation Corne magnétique Solénoïde Gilardoni Simone

Quelque photos… le jet d ’eau a Genève Gilardoni Simone

Corne magnétique Gilardoni Simone

Solénoïde adiabatique GEANT++ Gilardoni Simone

Résultats  Conclusions Simulation d’une cible de Mercure Via une simulation avec GEANT3 on a montre que Solénoïde et Corne ont le même performance avec une cible courte Gilardoni Simone