L’ Usine à Neutrinos: L’ Usine à Neutrinos: Pourquoi, Ou, Quand???Pourquoi, Ou, Quand???

Gilardoni SimoneGilardoni Simone

CERN - PS/PP divisionCERN - PS/PP division

Université de GenèveUniversité de Genève

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Menu Menu (sans le dessert...)(sans le dessert...)

Ou je travail, le CERN - PS/PP Ou je travail, le CERN - PS/PP divisiondivision

Les neutrinos Les neutrinos C ’est quoi une usine à neutrinos?C ’est quoi une usine à neutrinos? Pourquoi une usine à neutrinos?Pourquoi une usine à neutrinos? Mon boulotMon boulot Le future (quand…..)Le future (quand…..) Résultats et conclusionsRésultats et conclusions

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Le CERN Le CERN

PS - Proton Sincrotron

PP - Particle Production

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La disparition des La disparition des Neutrinos Solaires: Neutrinos Solaires:

-50%-50%

Oscillations ???

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Résultat de Résultat de Super-Kamiokande: Super-Kamiokande: oscillations oscillations xx

Neutrinos atmosphériques

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e(t=0) cossin

(t=0)sincos

Time evolution

(t)sinexp[-i(2E1/h)t] cosexp[-

i(2E2/h)t]

E2k=p2c2+m2

kc4 k=1,2 Ek, k sont differents si les masses

sont differentes

Hp: Les états propres de masse sont différents des les états propres de saveur

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P(e) = |< (t)|e(t=0)>|2= sin22sin2(xosc

osc = 2.5 E/m2

Amplitude maxAmplitude max sinsin2222

FrequenceFrequence mm22=m=m112 2 - m- m22

22

Deux composantesà deux différentes

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Types de neutrinosTypes de neutrinos

Neutrinos solaires:Neutrinos solaires: Un seul saveur: e

Energie: 0.1< E < 11 MeV

Distance Terre-Soleil 144000000 Km

Neutrinos atmosphériquesNeutrinos atmosphériques Deux saveurs :

et e (Rate=2)

Energie 100 Mev >> qq Gev

Source isotrope

mm22= 3 10= 3 10-3-3 eV eV22

oscosc = 500 Km à 1 GeV = 500 Km à 1 GeV

eeee((ee) + ) +

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Neutrinos: l ’ état de Neutrinos: l ’ état de lieulieu

On a 3 neutrinos massives (resultat du On a 3 neutrinos massives (resultat du LEP)LEP)

PEUT ETRE un STERILE

Quatre solutions pour les Quatre solutions pour les solaires solaires Vacuum oscillations Small mixing angle (SMA) MSW solution Large mixing angle (LMA) MSW solution

Neutrinos atmosphériquesNeutrinos atmosphériques CP violation à démontrerCP violation à démontrer

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Pour quoi une NufactPour quoi une Nufact

Neutrinos Neutrinos atmosferiques atmosferiques

e

DisappareanceDisappareance

P(On trouve la On trouve la moitiemoitie

AppearanceAppearance P(Gran Gran

SassoSasso P(eGran

Sasso ?On a besoign d ’une SOURCE de On a besoign d ’une SOURCE de ee A HAUTE A HAUTE ENERGIEENERGIE

ee TT

ee

e e CPCP

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Schéma pour une Schéma pour une NufactNufact

e e++ ee

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Pour quoi une Nufact?Pour quoi une Nufact?

Nouvelle physiqueNouvelle physique CP violation dans le secteur leptonique

Saveur des Saveur des connue connue 50% e and 50%

Choix de l ’énergie des Choix de l ’énergie des E 40 GeV pour E=50 GeV

Energie des Energie des connue a 1% près connue a 1% près Flux des Flux des connue a 1% près connue a 1% près

= 25% des 1021 /y

Choix de la distance Choix de la distance 3500 Km pour le FAR DETECTOR

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Faisceau Faisceau “around the world”“around the world”

Title:(cernbased.eps)Creator:Adobe Illustrator(R) 8.0Preview:This EPS picture was not savedwith a preview included in it.Comment:This EPS picture will print to aPostScript printer, but not toother types of printers.

La distance optimale est de 3500 KmLa distance optimale est de 3500 Km

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eeee

XX CC CC

XX NC NC

ee N N e e- - X X e e CCCC

ee N N ee XX eeNCNC

OscillationsOscillationse e

+ N + N + X + X CC CC signalsignal

NUFACTNUFACT 50% 50% et 50% et 50% ee

Wrong sign muonsWrong sign muons

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Composition d’une Composition d’une Nufact Nufact

Proton SourceProton Source Haut courant, haute répétition rate, 4 MW pot, 2

GeV

Cible pour la production des pionsCible pour la production des pions Jet de Mercure Cupronickel Rotating Band

Système de collection des pionsSystème de collection des pions Corne Magnétique Solénoïde

Canal de fragmentation des pionsCanal de fragmentation des pions Muon Cooling et accelerationMuon Cooling et acceleration Storage et decay ring pour les muons Storage et decay ring pour les muons

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Quand ???Quand ???

• R&D 5 ans + projet 3 ans

+ demarrage construction 2009

Demarrage machine 2012 ?

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Mon boulotMon boulot

Cible pour la production des pionsCible pour la production des pions 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 focalisationSystème de focalisation Corne magnétique Solénoïde

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Quelque photos…Quelque photos…le jet d ’eau a Genèvele jet d ’eau a Genève

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Corne magnétiqueCorne magnétique

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Solénoïde Solénoïde adiabatiqueadiabatique

GEANT++

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Résultats Résultats ConclusionsConclusions

Simulation d’une cible de MercureSimulation d’une cible de Mercure

Via une simulation avec GEANT3 on Via une simulation avec GEANT3 on a montre que a montre que Solénoïde et Corne ont Solénoïde et Corne ont le même performance avec une cible le même performance avec une cible courtecourte