Double Chooz en bref

L'expérience Double Chooz a pour but de mesurer le troisième angle de mélange des neutrinos, θ₁₃, auprès de la centrale nucléaire de Chooz (Ardennes). En parallèle, elle permettra d’évaluer l’intérêt d’une mesure précise du spectre en énergie des antineutrinos dans le cadre des missions de non prolifération de l’agence internationale de l’énergie atomique (AIEA).

1. Enjeu scientifique

Le neutrino est une particule élémentaire interagissant très faiblement avec la matière. Il existe sous trois espèces différentes. Les neutrinos sont produits abondamment dans les étoiles comme le Soleil, dans l’atmosphère, mais aussi au cœur des centrales nucléaires. Ils ont la faculté de se métamorphoser d’une espèce dans une autre et trois paramètres caractérisent ce phénomène d’oscillation. Deux de ces paramètres ont déjà été mesurés par les expériences antérieures. Le troisième n’a qu’une limite supérieure, due à la première expérience Chooz. Sa mesure est cruciale, d’une part pour améliorer le modèle standard de la physique des particules, et d’autre part pour préparer les futures expériences ayant pour but de comprendre l’origine de l’asymétrie entre matière et antimatière dans l’Univers.

2. L’expérience Double Chooz

Double Chooz se propose de mesurer ce troisième paramètre par la comparaison précise des flux de neutrinos à deux distances différentes des cœurs de la centrale. Deux détecteurs identiques sont indispensables, l’un à environ 280 m et l’autre à 1 000 m des cœurs. Chaque détecteur occupe un cylindre (7 m de diamètre et de 7 m de hauteur). Ils doivent être protégés des rayons cosmiques par une couverture de roche (40 m pour le détecteur proche et 100 m pour le détecteur lointain). Le site souterrain de la première expérience de Chooz, à 1 km des cœurs, peut être réutilisé. Pour abriter le détecteur proche, il faudra construire un laboratoire recouvert d’une butte artificielle. Dès la fin de l'année 2010, Double Chooz serait la première expérience au monde à explorer cette oscillation à cette précision.

3. Enjeu sociétal

La détection des neutrinos de réacteurs nucléaires n’intéresse pas que la physique fondamentale. Une des missions de l’Agence Internationale pour l'Énergie Atomique (AIEA) est de lutter contre la prolifération nucléaire. Un de ses objectifs est le contrôle du combustible des centrales nucléaires. Elle a émis en 2003 une recommandation demandant d'étudier la possibilité de surveillance du combustible contenu dans les réacteurs nucléaires, à l’aide des neutrinos. Le détecteur proche (à 400 m) pourrait servir de banc d’essai pour cette technique. En outre un tel détecteur offre une méthode tout à fait nouvelle pour mesurer avec précision la puissance thermique des réacteurs, au jour le jour.

4. Calendrier

Le projet Double Chooz est une collaboration internationale entre le Brésil, la France, l'Allemagne, l'Espagne, le Japon, le Royaume-Uni, les Etats-Unis, et la Russie. L’expérience a été approuvée par les conseils scientifiques compétents du CEA et du CNRS/IN2P3 en 2004, et ensuite dans les autres pays membres. Aujourd’hui, une trentaine d’équipes travaillent pour installer le détecteur de neutrinos du site lointain.

Le calendrier est le suivant :

• Détecteur « lointain » (à 1 km) la prise de données a débuté fin 2010
• Détecteur « proche » (à 400 m) en 2012