Le projet Antarès

Résumé du document

Antarès est une importante collaboration européenne autour d'un projet commun : un détecteur
sous marin d'effet Cerenkov, optimisé pour les muons produits par des neutrinos hautement
énergétiques. Cette collaboration européenne rassemble 6 pays (France, Allemagne, Italie, Russie, Espagne, Pays-Bas) avec une dominante franco-italienne. La collaboration touche plusieurs domaines de la science, dont la physique des particules, l'astrophysique, et l'océanographie, et regroupe environ 150 ingénieurs, techniciens et chercheurs. Le site retenu pour l'installation du détecteur se situe à 40km au sud-est de Toulon à 2500 mètres de profondeur dans la mer méditerranée. Le projet a débuté en 1996. Après plusieurs études et prototypes, la construction du détecteur actuel a débuté, et devrait se terminer début 2007 pour atteindre une surface de 0.1km2. Il commencera alors à être exploité. Un agrandissement est ensuite prévu pour atteindre finalement une surface de 1km2. Cette expérience a trois objectifs fondamentaux :
- L'objectif principal est l'étude de certains phénomènes et objets astrophysiques de très
hautes énergies.
- Un deuxième objectif touche au problème de la matière noire.
- L'objet du présent rapport concerne le troisième objectif : il touche à l'oscillation des neutrinos
(atmosphériques). Afin de voir comment Antarès s'apprête à détecter l'oscillation des neutrinos et en mesurer certains paramètres, nous allons commencer par montrer la nécessité expérimentale d'introduire cette oscillation et le modèle théorique associé, puis nous décrirons le fonctionnement de l'expérience Antarès, c'est-à-dire, le dispositif expérimental, le traitement des données ainsi que l'obtention des informations souhaitées, et enfin, nous verrons plus précisément comment Antarès pourra atteindre cet objectif.

Extraits

[...] La s´dimentation est un ph´nom`ne cyclique. ua e e e e L'information donn´e par cette exp´rience est le libre parcours moyen effectif de la lumi`re, e e e relatif ` la diffusion et ` l'absorption par le milieu. Mais nous avons ´galement besoin d'isoler le a a e param`tre de diffusion qui est le param`tre qui donne la limite de r´solution angulaire des PMT. e e e Le r´sultat de la mesure effectu´e en Juin 2000 est donn´ sur la figure suivante : e e e 17 Fig. [...]

[...] De plus, ` e a cause de l'espace des phases, l'angle d'´mission est pond´r´ par des probabilit´s. Par exemple, si un e ee e neutrino est ´mis verticalement vers le bas au dessus du d´tecteur, il a une tr`s faible probabilit´ e e e e de produire un muon montant, si bien que ce muon ne sera pas d´tect´. Au final, il y a 0.4 πsr qui e e ne seront pas couvert par la d´tection. Le t´lescope Antares a donc une r´solution angulaire de e e e 3.6 πsr. C. [...]

[...] Rev. D http ://amanda.umh.ac.be, site officiel de Amanda P. Langacker et al., Phys. Rev. D D. Morgan and E. [...]

[...] De plus, le champ magn´tique terrestre va influencer notre e e e e e mesure de ce rapport en agissant sur . Selon diff´rents mod`les th´oriques sur la composition et e e e le spectre des rayonnements cosmiques, et en prenant en compte les effets pr´c´dents, on obtient e e une estimation de ce rapport. Super Kamiokande a fait r´cemment une mesure de ce rapport, et a e obtenu une valeur inf´rieure ` celle estim´e, malgr´ les barres d'erreurs sur l'estimation th´orique. e a e e e Cela pourrait clairement indiquer une oscillation. [...]

[...] e a e Fig. 10: Photo de la cage servant ` isoler le photomultiplicateur du champ magn´tique terrestre. a e Comme on n'a pas acc`s ` toutes les informations pr´c´dentes pour calculer le temps de e a e e transition, on l'estime exp´rimentalement. Pour cela, on a un syst`me ´metteur constitu´ d'une e e e e LED. Elle ´met de la lumi`re par pulses toutes les 0.5 ns, en tr`s grande quantit´ (de l'ordre de 108 e e e e photons par pulse). [...]