Nouvelle scientifique

 

Le 18 mai 2017

 

 

Une bourse ERC pour résoudre l’énigme du neutrino

 

Le Conseil européen de la recherche a annoncé les résultats de l’appel "ERC Advanced Grant 2016". Le projet Cryogenic rare-event observatory with surface sensitivity (CROSS), porté par Andrea Giuliani, chercheur CNRS au Centre de sciences nucléaires et de sciences de la matière (CSNSM, CNRS/Université Paris-Sud), a été retenu. Financé sur 5 ans avec un budget de 3 million d’euros, dont 700 000 destinés à l’achat d’un équipement d’ampleur, le projet propose d’étudier la plus commune des particules élémentaires connues, le neutrino.

 

Il y a plus de dix millions de neutrinos pour chaque atome dans l’univers, et plus de soixante milliards qui traversent un centimètre carré de notre peau chaque seconde. Le neutrino interagit très faiblement avec la matière, ce qui explique pourquoi il est encore mystérieux aujourd’hui malgré son abondance. Sa masse est toujours inconnue et on ne sait pas si, de toutes les particules de matière, il est seul qui soit une particule de Majorana, c’est-à-dire qui soit sa propre antiparticule. Bientôt nous pourrions lever le voile sur cette énigmatique particule, grâce à l’étude d’une transition nucléaire rarissime et encore jamais observée, la double désintégration bêta sans émission de neutrinos. Cette expérience, non seulement démontrerait que le neutrino est une particule de Majorana, mais permettrait également de mesurer sa masse, qui est l’un des paramètres clés pour valider les théories cosmologiques actuelles.

 

Le projet CROSS

Le but du projet CROSS est de définir un détecteur optimum pour une expérience double bêta de nouvelle génération, capable de découvrir cette transition nucléaire rare. CROSS étudiera deux noyaux qui peuvent se désintégrer par transition double bêta : le tellure 130 et le molybdène 100. Ces noyaux seront incorporés dans des cristaux refroidis au plus proche du zéro absolu. La transformation double bêta doit se révéler par une minuscule augmentation de la température des cristaux.

 

Un cristal contenant du molybdène 100, similaire à ceux qui seront utilisés par CROSS, dans son support de cuivre et avec ses capteurs de température. Le cristal a été synthétisé au Nikolaev Institute of Inorganic Chemistry à Novossibirsk, en Russie. ©Anastasiia Zolotarova/SPP,CEA/Irfu

 

La difficulté majeure consiste à se débarrasser des nombreux événements parasites qui couvrent le signal cherché. En particulier les contaminations radioactives résiduelles qui déposent de l’énergie à la surface des cristaux qui sont les plus dangereuses. L’idée centrale de CROSS est d’identifier ce bruit de fond en utilisant les propriétés de la supraconductivité. Pour y arriver, les cristaux seront recouverts par de minces couches d’aluminium supraconducteur.Ces couches seront capables de modifier l’évolution temporelle des signaux de température si les événements sont à la surface, en permettant de les distinguer. Un capteur de température supraconducteur facilitera cette identification grâce à sa rapidité.

Les détecteurs du projet CROSS seront des bolomètres massifs conçus et développés au CSNSM, et ensuite installés dans le laboratoire souterrain de Canfranc, en Espagne, où des centaines de mètres de roche des Pyrénées les protègeront du rayonnement cosmique.

Les bourses "ERC Advanced Grant" financent des projets portés par des chercheurs confirmés (plus de 12 ans après leur thèse). Pour la soumission du projet, Andrea Giuliani a pu bénéficier du soutien de la cellule Europe de l’IN2P3 et du service partenariat et valorisation de la délégation Ile de France Sud (DR04). Ce soutien consiste notamment à la relecture scientifique du dossier d’admissibilité. Le service partenariat de la DR04 accompagnera par la suite le lauréat lors de la contractualisation de son ERC.

 

Pour en savoir plus

• "Décrocher l'ERC, pourquoi pas vous ?", le site du CNRS consacré aux ERC
• Découvrir le CSNSM

 

Contacts

• Andrea Giuliani, directeur de recherche au CSNSM
• Natacha Moquet, chargée des affaires européennes à l'IN2P3
• Alena Hubikova, chargée des affaires européennes à la délégation Ile de France Sud