Equipements, méthodes et techniques
Le détecteur e-Shape
Un élément essentiel du calcul des spectres en énergie des antineutrinos est la forme théorique des spectres individuels des produits de fission. Presque un tiers des transitions bêta des produits de fission entrant dans le calcul des spectres des antineutrinos provient de transitions interdites dont la forme du spectre en énergie des électrons et des antineutrinos n’est pas bien déterminée ni expérimentalement ni théoriquement, en particulier pour les transitions interdites non-uniques. Peu de mesures de la forme des spectres des électrons issus de la désintégration bêta des produits de fission existent et une majeure partie d’entre elles souffre d’erreurs systématiques importantes. Des calculs théoriques ont été entrepris ces dernières années avec différents modèles microscopiques qui prédisent des facteurs de forme dont l’impact final sur les spectres d’antineutrinos diffèrent de façon importante. L’inclusion des transitions interdites dans les calculs théoriques des propriétés de désintégration bêta influe également sur les prédictions du processus de nucléosynthèse de capture rapide de neutrons, le processus r. En effet elles affectent fortement les prédictions des demi-vies des noyaux dont potentiellement celles des points d’attente du processus.
L’équipe SEN, en collaboration étroite avec l’IFIC de Valencia et l’université de Surrey, a mis au point un nouveau détecteur d’électrons, e-Shape (figure 1), accompagné d’une chambre à vide et de l’électronique FASTER, dans le but de mesurer la forme des spectres en énergie des électrons issus des transitions bêta interdites non-uniques. Le commissioning du détecteur a eu lieu auprès de l'accélérateur de Jyväskylä au printemps 2019. Deux expériences ont été menée avec succès en janvier 2022 et en septembre 2023 auprès de l’accélérateur de Jyväskylä. L'analyse des données est en cours.
Figure 1 : Le détecteur e-Shape dans le hall expérimental de l'université de Jyväskylä.
Le projet d'upgrade du TAGS : (NA)2STARS (Neutrinos, Applications and Nuclear Astrophysics with a Segmented Total Absorption with higher Resolution Spectrometer)
La jouvence des détecteurs TAGS envisagée est la suivante. Le détecteur DTAS actuel est constitué de 18 cristaux de NaI possédant une très bonne efficacité mais une résolution en énergie encore limitée. Les cristaux sont répartis de telle sorte qu'ils couvrent le maximum d'espace des phases (proche de 4π). Le projet (dans sa version finale) se propose d'ajouter une ou deux couronnes de 16 « petits » cristaux de LaBr3 chacun de très bonne résolution en énergie et situés entre le point où se produit la désintégration physique et les cristaux de NaI. Pour la première fois à l'échelle internationale un détecteur associerait ainsi excellentes efficacité et résolution avec, de plus, une segmentation fine rendant possible des mesures de multiplicités et donc de corrélations en angle entre photons détectés.
Des simulations avec le logiciel GEANT4 du détecteur STARS (Segmented Total Absorption with high Resolution Spectrometer) sont en cours de développement (figure 2)). Des tests expérimentaux d'un cristal de LaBr3 sont également en cours dans notre salle expérimentale à Subatech, utilisant l'électronique d'acquisition FASTER.
Figure 2 : (gauche) Un exemple de simulation de (NA)2STARS (phase 1) incluant 1 couronne de LaBr3 réalisée avec le logiciel GEANT4. (droite) Schéma en coupe de la même géométrie.
Le détecteur Veto à muons de Nucifer
Le détecteur Veto à muons cosmiques de Nucifer a été conçu, construit, caractérisé et installé auprès du réacteur OSIRIS par le groupe SEN (anciennement ERDRE) en collaboration étroite avec le service Mécanique et le service Electronique.