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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
Gilardoni Simone 2
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
Gilardoni Simone 3
Le CERN Le CERN
PS - Proton Sincrotron
PP - Particle Production
Gilardoni Simone 4
La disparition des La disparition des Neutrinos Solaires: Neutrinos Solaires:
-50%-50%
Oscillations ???
Gilardoni Simone 5
Résultat de Résultat de Super-Kamiokande: Super-Kamiokande: oscillations oscillations xx
Neutrinos atmosphériques
Gilardoni Simone 6
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
Gilardoni Simone 7
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
Gilardoni Simone 8
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) + ) +
Gilardoni Simone 9
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
Gilardoni Simone 10
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
Gilardoni Simone 11
Schéma pour une Schéma pour une NufactNufact
e e++ ee
Gilardoni Simone 12
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
Gilardoni Simone 13
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
Gilardoni Simone 14
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
Gilardoni Simone 15
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
Gilardoni Simone 16
Quand ???Quand ???
• R&D 5 ans + projet 3 ans
+ demarrage construction 2009
Demarrage machine 2012 ?
Gilardoni Simone 17
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
Gilardoni Simone 19
Corne magnétiqueCorne magnétique
Gilardoni Simone 20
Solénoïde Solénoïde adiabatiqueadiabatique
GEANT++
Gilardoni Simone 21
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