STEREO Recherche de neutrinos striles auprs du racteur

STEREO Recherche de neutrinos stériles auprès du réacteur de l’ILL Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 1

Anomalie des neutrinos de réacteur Emis par désintégration β- des produits de fission. Détectés par leur réaction de désintégration β inverse Flux neutrinos mesuré auprès des réacteurs à courtes distances (<100 m) systématiquement inférieur au flux attendu. Hypothèse: neutrino stérile Etude de l’oscillation à très courte distance auprès des réacteurs Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 2

Le concept STEREO • Nouvelle expérience réacteur à courte distance → L = 10 m • Réacteur compact pour ne pas atténuer les oscillations dans la source → ILL cœur (~40 cm) • Détecteur permettant de voir les oscillations en distance et en énergie → Détecteur segmenté • Technologie éprouvée pour un début de prise de données en 2015 → Scintillateur dopé au Gd Véto muons Blindage Polyéthylène Blindage Plomb Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 3

Le détecteur STEREO • Cible et détection : • Scintillateur liquide dopé Gd (1 x 1 x 2 m 3) • Cloisonnement optique : 6 cellules • Cible entourée d’un scintillateur non dopé → capture γ/meilleure efficacité neutron • Lumière vue par PMTs 8″ au dessus Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 4

Les blindages • Blindage passif μ o Pb: 10 cm, 20 cm bas, 15 cm haut o Polyéthylène boré: 15 cm faces latérales, 20 cm bas, 30 cm haut μ Veto μ nf • Blindage actif γ o Véto muon : Cherenkov à eau 20 cm o Couronne externe 30 cm • Aménagement de la casemate Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 Pb PEHD nth PSD PEHD 5

Collaboration STEREO Coordination projet Détecteur interne Etude sécurité Blindage détecteur Système calibration avec sources Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 Véto µ Electronique, Acquisition de données Contrôle lent Injection lumière Coordination ILL Etude sécurité Aménagement casemate Scintillateur liquide PMTs Murs latéraux et frontaux 6

STEREO au LPSC Contributions techniques • Véto muons SDI : C. BERNARD, M. CHALA, HEUSCH • M. Electronique et Acquisition de données Service Electronique : G. BOSSON, JL. BOULY, O. BOURRION, J. BOUVIER, C. LI, N. PONCHANT, D. TOURRES • Système d’injection de lumière G. BOSSON, C. LI, M. HEUSCH Physiciens F. MONTANET, J. LAMBLIN, JS. REAL, A. STUTZ S. SZLOSDOS, T. SALAGNAC, V. HELAINE Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 7

STEREO au LPSC Véto muon • • • Efficacité de détection des muons > 95 % Faible sensibilité aux neutrons et aux gammas Faible capacité calorifique Détecteur Cherenkov à eau • Elément de protection incendie → Résistance sismique de la cuve Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 8

STEREO au LPSC Véto muon Conception, construction et test d’un prototype de véto muon • Cuve en PMMA(3 m*2 m*25 cm) remplie d’eau déminéralisée dopée avec 4 -MU (shifter de longueur d’onde + de lumière) habillée de Tyvek (réflexion/diffusion) équipée de 20 PMTS sur le dessus • Placée dans une chambre noire : 5 m x 6 m à ossature bois installée dans le hall Ariane • Télescope muon: 2 X 8 scintillateurs plastique vus par 2 PMTs Caractérisation de l’efficacité du véto muon Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 9

Boite noire Cuve PMTs sur les faces Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 Télescope muon Cuve PMTs dessus 10

STEREO au LPSC Electronique et acquisition de données Carte trigger Carte FE Conception, test, production et installation de l’électronique, des triggers et de l’acquisition de données du détecteur. • Design des bases des PMTs (dynamique 1 -1000 pe/PMT) • • Carte Front-End 8 voies (FADC 250 MHZ + FPGA) Carte trigger/centralisation • Système HV (CAEN) ~ 75 voies +1, 5 k. V 1 m. A/PMT • Gestion du slow control : sondes de température, pression, niveau, HT PMTs • Acquisition de données au format µTCA Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 μTCA 11

STEREO au LPSC Système d’injection de lumière à base de LED Pour chaque volume optique (6 cel. cible + 4 cel. GC + veto) • • • Calibrer le gain (PMTs + électronique) Mesure r la linéarité (électronique et PMTs) Contrôler la transmission du scintillateur • • Signal lumineux: LED (450 et 390 nm) Fibres + diffuseurs dans le détecteur 3 fibres /cellule (#3 hauteurs) Boitiers de distribution : lumière sur fibres 1 boite par hauteur / 16 fibres par boite 1 déclenchement par boite • • Carte commande LED (format µTCA) Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 12

• Avancement technique Véto: o o o • Electronique: o Bases des PMTs détecteur définies. Fabrication: décembre 2014 o o 2 cartes FE prototype 4 voies : • Validation du FPGA + FADC 250 MHz • 1 carte envoyée à Saclay pour tests proto détecteur • 1 carte au LPSC, utilisée pour des mesures de physique Carte FE prototype 2 voies : • Validation du standard µTCA Carte FE proto 8 voies en cours de test (physiciens) o o Carte trigger réalisée en cours de test Carte commande LED en cours de définition o • Injection de lumière o • Deux configurations testées (PMTS sur les faces latérales et sur le dessus) Principe eau+ tyvek+4 Mu validé PMTs et bases(service électronique) testés dans la configuration finale véto Attente de validation du design de la cuve véto pour tenue au séisme et protection incendie Installation prévue à l’ILL: printemps 2015 Prototype distribution lumière par faisceau de fibres en cours de tests Contribution aménagement casemate ILL: o Un mur déjà monté Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 13

Bilan financier - Planning Bilan financier Bilan global: • • Contraintes de sécurité ASN Total ANR + Instituts = 1 217 K€ Déficit : 370 K€ • Surcoût sécurité : protection feu, cuve du détecteur, aménagement casemate ILL • Bilan LPSC: Redéfinition intérieur cuve détecteur en attente validation par NECS pour risque sismique → retard dépôt du dossier ASN Difficultés(€)définition protection feu + 32 K€ 250 200 Décalage du planning 150 • 100 ANR (K€) 50 Dépenses (K€) ta l • To L IL n tio je c In iq ue El ec tr on V ét o 0 • • • Stéréo - Chefs de service - novembre 2014 Dépôt dossier ASN + appels d’offre : Fin 2014 Installation du blindage à l’ILL : Printemps 2015 Intégration/montage du détecteur au LPSC (Hall Ariane) : Eté 2015 Installation détecteur à ILL : Automne 2015 Prise de données : 2016 - 2017 14