Cours IN2P3 Fréjus Novembre 2010 B.Mansoulié 1 Panorama des expériences: IN2P3-IRFU Bruno Mansoulié Service de Physique des Particules IRFU (Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l’Univers) Division des Sciences de la Matière CEA / Saclay
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Cours IN2P3 Fréjus Novembre 2010 B.Mansoulié 1
Panorama des expériences: IN2P3-IRFU
Bruno MansouliéService de Physique des Particules IRFU (Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l’Univers)Division des Sciences de la MatièreCEA / Saclay
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IN2P3 et IRFU
• CNRS-IN2P3 : 21 labos
– Particules, Nucléaire, Astroparticules
– 510 chercheurs CNRS, 385 enseignants-chercheurs, 1600 ITA
• Energies moyennes ou faibles (accélérateurs, réacteurs)
• Excellente sonde pour effets fins.
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Collisionneurs haute énergie
• Physique: exploration, nouvelles particules (Higgs, Susy…), tests Modèle Standard– Aujourd’hui: le Modèle Standard est toujours confirmé!
• Succession d’accélérateurs de plus en plus puissants et de moins en moins nombreux!Filières: – e+- e- : LEP (1989 – 2000), futur : ILC (?)– p-p ou p-pbar: TeVatron (Chicago, 1992-), LHC (Cern, 2009-)
• LHC : machine mondiale . 20 ans de construction, >15 ans d’exploitation ?4 expériences: – ATLAS, CMS, (haute énergie: Higgs, Susy…)– ALICE (nucléaire: quarks, gluons)– LHCb (matière antimatière)
• IN2P3 dans les 4, IRFU: Atlas, CMS, Alice
– Aujourd’hui:~ 70 physiciens à l’IRFU~250 à l’IN2P3
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Matière-antimatière
• Physique: légère asymétrie entre particules et antiparticules, découverte en laboratoire en 1964 (Nobel 1980) dans le système des mésons K.
• Probablement reliée à l’asymétrie originelle:
– Big-Bang: matière = antimatière => annihilation. Asymétrie => reste 10-9 de matière
Autorisée dans le Modèle Standard, mais mal comprise
• Cible fixe: exp NA48 au Cern(terminée 2004)
– Faisceaux de K. Résultat expérimental essentiel. Théorie?
• Collisionneur e+ e- moyenne énergie : Babar (Stanford, USA, terminée 2008)– Système des mésons B; nombreuses mesures.
• LHCb: Mésons B à LHC
• Futur: Super B-factory?
• R&D anti-hydrogène à l’IRFU (5 personnes!)
– Voir « tomber » l’anti hydrogène!? Source intense de positons, pièges, positronium, Cern AD
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Neutrinos
• Neutrino particule un peu à part, sensible seulement à l’interaction faible, masse presque nulle…
Renouveau complet depuis ~10 ans: les neutrinos ont des masses, se mélangent!
Source d’asymétrie matière-antimatière dans l’univers?
• Radiactivité naturelle: NEMO (tunnel Modane)
– Le neutrino est-il sa propre antiparticule?
• Réacteur: Double-Chooz (centrale EDF) (2010-)
– 13, le dernier paramètre inconnu du mélange des neutrinos
avant l’asymétrie matière-antimatière (plus dur!)
• Faisceaux:
– Opera (Cern-> Gran Sasso) détecteur dédié; émulsions photos
– T2K (Japon, -> détecteur souterrain , 2010-)
Détecteur à eau géant Super-K, déjà découvreur du mélange…
dans les neutrinos atmosphériques (produits par cosmiques)
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Physique Nucléaire
• Principales thématiques
– Structure et dynamique des noyaux
• Exploration de la « carte des noyaux » en particulier aux frontières
• Essentiel pour comprendre la nucléosynthèse
• Système complexe en interaction forte
– Plasma de quarks et gluons
• Etat particulier de la matière: quarks et gluons « libres »
• Théorie big bang: avant la formation des noyaux
– Structure du nucléon
• Nucléon: proton, neutron.
• Quarks et gluons en interaction forte: théorie difficile!
– Masse des hadrons, spin, distributions, corrélations…
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Structure et dynamique des noyaux
• Exploration de la carte des noyaux aux extrêmes
– Limite en charge Z et masse A ?
– « Super-lourds » stables?
– Limite en moment angulaire?
– Processus astrophysiques?
• Essentiellement à Ganil
– Faisceaux d’ions
– Ions radio-actifs (Spiral)
– futur: Spiral2
• Détecteurs « facilities »
– Traces: INDRA, VAMOS, MUST…
– Gammas: Eurogam, Euroball…
• Futur: AGATASuperdéformé Octupolaire
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Plasma de quarks et gluons
• Théorie des interactions fortes « QCD »:
à très haute température et densité, les quarks et gluons