Laboratoire de physique subatomique et des technologies associées

KM3NeT (Cubic KiloMetre Neutrino Telescope) est à la fois une infrastructure de recherche et la collaboration réunissant les équipes engagées dans la réalisation de cette infrastructure. Elle englobe deux télescopes à neutrino gigantesques installés aux fonds de la mer Méditerranée au large de Toulon et de la pointe Sud de la Sicile. De grands volumes sont instrumentés de modules optiques capables d'enregistrer la lumière Cerenkov produite par la décroissance des neutrinos dans la matière. L'un de ces ensembles ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) s'intéresse aux propriétés des neutrinos (nombre, hierarchie de masse) tandis que le second ARCA (Astroparticle Research with Cosmics in the Abyss) sera dédié à l'observation des neutrinos cosmiques.

Pour observer la lumière produite, des modules optiques comprenant 31 photomultiplicateurs et leur électronique de lecture et de contrôle ont été développés. Ces modules sont associés par groupe de 18 pour former des lignes de détection. 115 de ces lignes sont prévues pour former l'ensemble ORCA et 230 lignes serviront pour réaliser ARCA. KM3NeT est actuellement en cours de construction. Les premières lignes ont été immergées en 2017 et seront rapidement completées pour former la Phase 1 des détecteurs. Au terme de plusieurs années de construction, les deux ensembles atteindront leur taille finale et leur pleines capacités d'observation.

Subatech est officiellement impliqué depuis Février 2017 dans la collaboration KM3NeT constituées d'une cinquantaine d'équipes de recherche (principalement européennes) dont 4 laboratoires de l'in2p3. L'équipe nantaise comprenant des physiciens et des personnels techniques, participe à la construction de KM3NeT en ayant mis en place un site d'assemblage des modules optiques. Avec les premières lignes en fonctionnement et les premières données, les physiciens s'impliquent également dans les programmes de physique autour notamment des aspects multi-messagers étudiés en collaboration avec les autres grands observatoires.

Contact : Lilian martin (Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.) ou Richard Dallier (Cette adresse e-mail est protégée contre les robots spammeurs. Vous devez activer le JavaScript pour la visualiser.)

Our projects

Other projects

(on neutrino oscillations)

Daya Bay

RENO

DUNE

(on sterile neutrinos)

Stereo

Prospect (?) 

• T. Abrahão et al., Reactor spectral rate and shape measurement in Double Chooz detectors, Journal of Physics: Conference Series, 888, 012134, 2017

• T. Abrahão et al., Novel event classification based on spectral analysis of scintillation waveforms in Double Chooz, arXiv:1710.04315 [hep-ex], 2017 

• T. Abrahão et al.,  Cosmic-muon characterization and annual modulation measurement with Double Chooz detectors, JCAP, 1702, 2017 

• T.J.C. Bezerra, The Double Chooz Experiment - June 2015 Results and Prospects to the Near Detector era, Proceedings, 17th Lomonosov Conference on Elementary Particle Physics, p73-18, 2017

• F. Suekane, T.J.C. Bezerra, Double Chooz and a History of Reactor θ13 Experiments,  Nuclear Physics B, Volume 908, 74–93, 2016, 

• Y. Abe, et al., Muon capture on light isotopes in Double Chooz, Phys. Rev. C 93, 054608, 2016 

• Y. Abe et al., Measurement of θ13 in Double Chooz using neutron captures on hydrogen with novel background rejection techniques, Journal of High Energy Phys, 2016:163, 2016.

• F. Yermia, SoLid: Search for Oscillations with a Lithium-6 Detector at the SCK-CEN BR2 reactor, TAUP 2015, septembre 2015, Toirno, Italie

• F. Yermia, Steriles: Short Baseline Neutrino Experiments with Reactors, NuPhys2015, december 2015. London, UK

• F. Yermia on behalf of the DC collaboration, Recent Results from the Double Chooz experiment, talk and proceedings at Rencontres de Blois 2014

• F. Yermia et al., SoLid: Search for Oscillation with Lithium6 Detector, ICHEP 2014 poster and proceedings.

• F. Yermia et al. for the Nucifer collaboration, The Nucifer experiment : antineutrino detection for reactor monitoring,  GLOBAL 2009 Paris, Sept. 2009.

• F. Yermia, Search for Oscillations with Lithium 6 Detector at BR2, prototype update and short perspectives, suivi du conseil scientifique de l’IN2P3, Paris, Fevrier 2014. Sur invitation.

• F. Yermia, Status of the SoLid experiment, presentation a Les Reunions Plenieres du Le Groupement de Recherche (GDR) Neutrino, Orsay, 16-17 juin 2014

Thèses en cours

• David Hénaff :  "Toward the search of a sterile neutrino with the SoLid experiment at the SCK-CEN BR2 reactor : detector calibration and design of a multivariate topological selection of antineutrino events."
Soutenance : juin 2021 - Direction scientifique : B. Viaud et F. Yermia

• Victor Lebrin, "Supernovae neutrinos studies with the 3" PMT system of the JUNO detector"
Soutenance : automne 2022 - Direction scientifique : M. Settimo, F. Yermia

Thèses soutenues

- Thèse de doctorat de Fanny Courtin

"Étude de scénarios électronucléaires intégrant la gestion de l'inventaire de fin de vie du parc"

Cette thèse s'articule autour de l'étude des scénarios de fin de jeu majeurs. Dans le cadre de ces scénarios, l'attention est portée  particulièrement sur la diminution du volume et de la radiotoxicité des matières radioactives qui subsisteront après l'arrêt des installations. Le plutonium, par exemple, est à l'heure actuelle considéré comme valorisable puisqu'il peut être recyclé dans le combustible MOx. Cependant, dans le cadre d'un scénario de sortie du nucléaire, il serait un contributeur majoritaire de la radiotoxicité à long terme des déchets. Plusieurs technologies peuvent être alors considérées pour minimiser le volume de ces matières et ce, selon l'échéance considérée. A court et moyen termes, seuls les réacteurs déjà présents (Réacteurs à Eau Pressurisée (REP, EPR)) seront utilisés pour incinérer le plutonium et les autres actinides. A long terme, il peut être envisagé de déployer de nouvelles installations telles que la génération IV (Réacteurs à Neutrons Rapides à caloporteur sodium (RNR-Na)) ou encore les réacteurs sous-critiques pilotés par accélérateur (ADS). Cette thèse s’inscrit dans le cadre d’un programme de recherche pluriannuel sur la modélisation des scénarios électronucléaires dans lequel le CNRS et l’IRSN sont impliqués depuis plusieurs années. La première phase de la thèse consiste en la définition de quelques scénarios majeurs envisageables. La simulation des scénarios résultants repose sur l'utilisation d'un code de scénario. Le code utilisé ici est le code CLASS (Core Library for Advanced Scenario Simulation) développé au laboratoire Subatech. Son objectif est de calculer de manière précise l'évolution de l'inventaire en matière radioactive dans un parc nucléaire complexe à l'équilibre ou en phase de transition. L'objectif principal qu'est l'étude de ces scénarios de fin de vie, suppose la réalisation des objectifs intermédiaires tels que la construction des outils nécessaires (modèles, librairies) à la modélisation par le code, des différents combustibles et technologies considérés.

- Thèse de doctorat de Guillaume Pronost

"Etude de la sélection des candidats neutrinos et du bruit de fond neutrons rapides induits par les rayons cosmiques pour la mesure de l'angle theta13 avec l'expérience Double Chooz"

Cette thèse est effectuée dans le cadre de l'expérience Double Chooz (DC). DC est une expérience d'oscillation des neutrinos qui vise à mesurer auprès de la centrale nucléaire de Chooz (Ardennes), le dernier angle de mélange thêta 13. Double Chooz se propose de mesurer ce troisième paramètre par la comparaison précise des flux d’anti-neutrinos électroniques à deux distances différentes des cœurs de la centrale de Chooz. Le détecteur lointain de DC est actuellement en phase de prise de données et le détecteur proche sera opérationnel début 2013 (Phase II de DC). Les premières données, avec une première statistique de 100 jours de données, ont d’ores et déjà permis de mesurer une première valeur de l’angle thêta 13. L'étudiant perticipe à l’amélioration de cette première mesure en cherchant à diminuer les erreurs systématiques dues aux choix de la sélection des candidats neutrinos pour la phase I. Il s’agit de continuer les études de sélection du signal afin d’améliorer la mesure de l’angle thêta 13 avec de surcroit une statistique accrue. Pour ça L’étudiant travaille sur l’optimisation de la réjection du bruit de fond issu des muons cosmiques notamment dû aux neutrons rapides.

Dans une 2eme phase, L’étudiant participera à l’installation, le commissioning du second détecteur. Il participera à la caractérisation du second détecteur (calibration, erreurs systématiques) et à l’analyse de données qui nécessitera une étude propre au second détecteur (neutrons rapides, accidentel…). Il pourra également travailler sur la comparaison du spectre neutrinos mesuré avec le détecteur proche avec celui obtenu par les simulations réacteur.

- Thèse de doctorat de Jean-Baptiste Clavel

"Étude de systèmes et scénarios électronucléaires double strate de transmutation des actinides mineurs en ADS"

La production énergétique est une problématique d’actualité que ce soit sur le plan international ou français. Face aux enjeux liés à la demande croissante, aux ressources limitées et au changement climatique, le recours à l’énergie nucléaire est proposé comme alternative aux filières utilisant des combustibles fossiles. Mais que faire des déchets de hautes activités produits ? En France, la Loi, n°2006-739 du 28 juin 2006 relative à la gestion durable des matières et déchets radioactifs, impose entre autres, de disposer en 2012, d'une évaluation des perspectives industrielles. Dans ce cadre, nous cherchons à évaluer les performances d’un parc nucléaire français composé d’une strate de réacteurs produisant l’électricité et d’une seconde dédiée à l’incinération des actinides mineurs, ceux-ci étant les principaux responsables de la radio-toxicité à long-terme des déchets nucléaires. Pour ces travaux, nous développons un nouveau concept d'ADS (Accelerator Driven System) destiné à la transmutation appelé ADS MUST (MUltiple Spallation Target). Ce réacteur sous-critique est constitué de plusieurs cibles de spallation permettant de maintenir les réactions au sein d'un cœur dont la puissance thermique est supérieure à 1 GW. Une méthode de dimensionnement de l'ADS MUST a été mise en place sur des critères de neutronique et de thermo-hydraulique afin d'optimiser le réacteur aux différents scénarios possibles.

- Thèse de doctorat de Alberto Remoto

"Etude du bruit de fond induit par les muons cosmiques pour la mesure de l'angle theta_13 avec l'expérience Double Chooz"

Ce travail de these est axé sur l'étude du bruit de fond pour ameliorer la sélection des antineutrino dans les donnes de l'experience Double Chooz, ce qui permettra une amélioration de la sensibilité del'experience à la mesurede l'angle de mélange des neutrinos θ13. Cette thèse est parfaitement synchronisé avec l'échelle de temps de l'expérience et a permis de suivre l'expérience de la construction du détecteur jusqu'a sa mise en service, la premiere analyse d'oscillation et la publication. La sélection du signal et le rejet du bruit de fond sont les deux principaux sujets de Double Chooz qui nécessitent de traiter avec les autres aspects différents de l'expérience, ce qui nécessite évidemment d'acquérir une expertise dans les aspects suivants:

• La physique des neutrinos et la phénoménologie d'oscillation;
• Simulation de Monte Carlo;
• Système d'acquisition Online;
• Système d'acquisition Offline;
• L'analyse des données;
• La sensibilité et l'erreur systématique;