BSM-Nu
Le projet P2IO BSM-Nu permettra, grâce la prochaine génération d’expériences, d’appréhender d’une façon globale la caractérisation de la physique des neutrinos.
CONTEXTE :
La physique des particules à une échelle d’énergie mesurable actuellement en laboratoire (jusqu’à quelques TeV) est décrit par le Modèle Standard (SM). Alors que ce modèle fonctionne remarquablement bien à de telles énergies, il ne peut rendre compte que de 5% de la masse dans l’Univers et n’inclue pas la force gravitationnelle. Plus particulièrement, le SM prédit une masse nulle pour les neutrinos alors qu’il est maintenant admis qu’ils doivent en posséder une.
Lorsque les neutrinos d’un certain type (« saveur ») se déplacent, il semble qu’ils puissent passer d’une saveur à l’autre plus ou moins totalement. Ce genre de procédé très particulier, appelé oscillations des neutrinos, n’est possible que si les neutrinos possèdent une masse.
Il existe une façon tout à fait naturelle d’expliquer l’existence de la masse des neutrinos à travers la nouvelle physique cachée derrière le SM (BSM), dans des gammes d’énergies très hautes. Donner une masse aux neutrinos via la nouvelle physique peut impliquer que le neutrino est une nouvelle sorte de particule : la partciule Majorana (c’est-à-dire que le neutrino est sa propre antiparticule). Dans ce cas, deux neutrinos peuvent s’annihiler par un nouveau procédé appelé double désintégration β sans émission de neutrinos (0nubb), engendrant la décroissance d’un noyau avec production de deux électrons mais sans neutrinos.
PROJET :
Le projet BSM-Nu a pour but de caractériser précisément la nature des neutrinos et ainsi de mettre la lumière sur la nature de la nouvelle physique cachée derrière la masse des neutrinos et le mélange de saveurs. Le projet couvrira l’étude des oscillations sur longue distance grâce à différents accélérateurs (T2(H)K et DUNE) ainsi qu’à des expériences basées sur des réacteurs (JUNO). Un tel programme expérimental permettra de caractériser le mélange de saveurs avec une précision sans précédent, ouvrant la porte à la découverte de la violation charge-parité dans le secteur leptonique, à la détermination finale de la masse des neutrinos ainsi qu’au test de l’unitarité du mélange de saveurs au niveau du %.
Le projet BSM-Nu étudiera également la décroissance 0nubb, notamment avec une expérience nouvelle génération basée sur des bolomètres (CUPID). Une technologie similaire sera appliquée pour observer les interactions de neutrinos BSM dans le processus de diffusion cohérente Neutrino-Noyau dans les expériences Ricochet et NuCLEUS.
IMPACTES ATTENDUS :
La caractérisation complète de la nouvelle physique expliquant l’existence de la masse des neutrinos requière une approche globale. De plus, la nouvelle génération d’expériences sur le sujet permettra de pousser la précision encore plus loin en exploitant des détecteurs d’une taille et d’une complexité sans précédent, et demandera des techniques d’analyse très sophistiquées.
Le but du projet BSM-Nu est en effet d’aborder la physique des neutrinos d’une façon complète ainsi que de fédérer les équipes de P2IO (CEA IRFU: DEDIP, DIS, DPhP, DPhN; CEA IPhT; IJCLab; LLR), actives sur le sujet, pour partager et approfondir leurs expertises. Un des buts important de BSM-Nu sera d’élargir la communauté au vue de l’intérêt croissant de la physique des neutrinos et la large gamme de sujets à couvrir, autant en terme d’analyses physiques que de développement de détecteurs.
Une grande part du projet sera donc dédiée au recrutement d’étudiants et de post-doctorants pour former une nouvelle génération de physiciens avec une vue globale du sujet. Une démarche notable sera également entreprise dans l’organisation de workshops et de séminaires, se concentrant sur des thèmes à la frontière des expertises traditionnelles en matière d’expériences des neutrinos.
LABORATOIRES P2IO IMPLIQUÉS DANS LE PROJET :
CEA IRFU: DEDIP, DIS, DPhP, DPhN;
CEA IPHT;
IJCLab;
LLR
PORTE-PAROLES DU PROJET :
Sara Bolognesi ( ) et Andrea Giuliani ( )
