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Un nouveau regard sur les oscillations de neutrinos

Alors qu'il s'agit des particules les plus courantes dans l'Univers, les propriétés des neutrinos sont mal connues. Dans le cadre d'une collaboration internationale, des chercheurs financés par l'UE ont cherché à découvrir les causes de leur transformation.
Un nouveau regard sur les oscillations de neutrinos
NUMI Off-axis ve Appearance (NOvA) est une collaboration internationale réunissant plus de 200 chercheurs et ingénieurs issus de 39 universités, laboratoires et autres institutions. Ils utilisent deux détecteurs pour mesurer les probabilités d'oscillation dans le faisceau Neutrinos at the Main Injector (NUMI) du Fermilab.

Lorsque des neutrinos sont envoyés à travers la croûte terrestre depuis le Fermilab près de Chicago vers le laboratoire Ash River au nord du Minnesota, aux États-Unis, la dispersion de neutrinos électrons (ve) ou électrons atomiques peut soit accentuer, soit éliminer la probabilité d'oscillation. L'effet est inverse entre les neutrinos et les antineutrinos.

Les chercheurs comparent les probabilités d'oscillations mesurées pour les neutrinos par rapport à celles des antineutrinos pour résoudre la nature des ve. Le projet NEUTRINOSNOVA (Searching for the remaining unknown neutrino oscillation parameters using the NOvA long baseline experiment), financé par l'UE, a contribué de manière essentielle à cette entreprise.

L'équipe du projet NEUTRINOSNOVA a conduit le développement d'un système avancé d'enregistrement fiable des évènements observés dans la ligne NOvA et de déclenchement intelligent. Le nouveau déclencheur géré à l'aide de données enregistre les paramètres en fonction de la signature caractéristique des neutrinos.

Ensuite, les pétaoctets de données accumulés doivent être traités. L'équipe NEUTRINOSNOVA a coordonné les travaux de 20 chercheurs responsables de l'interprétation des données de NOvA à l'aide de simulations de Monte Carlo. La manipulation de la masse de données a été rendue possible par des ressources informatiques en nuage (cloud computing) et des systèmes de gestion de données innovants.

Les premiers résultats publiés dans la revue de renom Physical Review Letters a mis en lumière des aspects inconnus du mélange de neutrinos. En particulier, l'expérience NOvA a observé un ordonnancement massif des trois états des neutrinos et les différences de mélange par rapport aux antineutrinos.

Les deux détecteurs de NOvA collecteront des données avec des neutrinos et des antineutrinos dans les années à venir. Avec le faisceau de neutrinos du Fermilab à pleine puissance et les outils nécessaires pour analyser les grands volumes de données générées déjà disponibles, la collaboration internationale est bien placée pour mettre en lumière les mécanismes des transformations dans le monde des neutrinos.

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Mots-clés

Oscillations de neutrinos, NOvA, Fermilab, NEUTRINOSNOVA, simulations de Monte Carlo