![](\"https:\/\/www.ecinews.fr\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/ECI4424-Numeriseurs-ultra-rapides-utilises-pour-identifier-les-neutrinos-1-scaled.jpg\")
<\/p>\nLe dernier en date, baptis\u00e9 JUNO, est situ\u00e9 \u00e0 750 m sous terre \u00e0 Jiangmen, en Chine, et est rendu possible gr\u00e2ce \u00e0 17 pays diff\u00e9rents avec 730 scientifiques travaillant dans 74 universit\u00e9s et laboratoires nationaux, qui ont uni leurs forces sur ce projet de 400 millions d’euros. Pour d\u00e9velopper la partie centrale du d\u00e9tecteur, le scintillateur liquide, on a utilis\u00e9 des num\u00e9riseurs ultra rapides de Spectrum Instrumentation.<\/p>\n
JUNO est positionn\u00e9 avec pr\u00e9cision entre huit r\u00e9acteurs nucl\u00e9aires existants qui fournissent une source de neutrinos pour l’\u00e9tude.\u00a0 En son c\u0153ur se trouve une gigantesque sph\u00e8re acrylique hautement transparente d’un diam\u00e8tre int\u00e9rieur de 34,5 m, remplie de 20 000 tonnes d’une substance semblable \u00e0 de l’huile sp\u00e9cialement d\u00e9velopp\u00e9e. Ce scintillateur liquide cr\u00e9e des photons lorsqu’un neutrino interagit avec lui, et il est enferm\u00e9 dans une grande piscine d’eau de 35 000 tonnes. Les photons sont d\u00e9tect\u00e9s par un r\u00e9seau d’environ 45 000 tubes photomultiplicateurs (PMT) qui entourent la sph\u00e8re. Les \u00e9quipes de l’Universit\u00e9 technique de Munich (TUM) et de l’Universit\u00e9 Johannes Gutenberg de Mayence utilisent les cartes de num\u00e9risation M4i.2212 de Spectrum Instrumentation dans leurs exp\u00e9riences de haute pr\u00e9cision \u00e0 l’\u00e9chelle du laboratoire pour caract\u00e9riser les scintillateurs liquides qui n\u00e9cessitent une acquisition de donn\u00e9es avanc\u00e9e. Lorsque le d\u00e9tecteur JUNO sera mis en service \u00e0 la fin de 2024, il sera le plus grand d\u00e9tecteur de neutrinos liquides construit par l’humanit\u00e9. Le d\u00e9tecteur am\u00e9liorera consid\u00e9rablement nos connaissances sur les interactions et les propri\u00e9t\u00e9s de ces particules fant\u00f4mes insaisissables.<\/p>\n
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Le d\u00e9tecteur principal JUNO \u00e0 750 m sous terre dans un laboratoire d\u00e9di\u00e9. La photo montre la flaque d’eau (encore vide) du d\u00e9tecteur avec l’\u00e9chafaudage central. \u00c0 l’int\u00e9rieur de ce globe, la sph\u00e8re acrylique de 34,5 m de diam\u00e8tre est plac\u00e9e, remplie de scintillateur liquide. Le couvercle blanc prot\u00e8ge uniquement les composants sensibles lors du montage<\/em><\/p>\n D\u00e9tection des neutrinos<\/strong><\/p>\n La sph\u00e8re centrale en acrylique contient le scintillateur liquide entour\u00e9 d’une couche d’eau. Les deux doivent \u00eatre ultra purs, car la plus petite quantit\u00e9 de contamination pourrait contenir de la mati\u00e8re radioactive. Pendant la construction, les ouvriers ont d\u00fb porter deux paires de gants, car m\u00eame la sueur d’une empreinte digitale pouvait contaminer et ruiner l’ensemble du projet. Le d\u00e9tecteur se trouve dans un espace sp\u00e9cialement creus\u00e9 \u00e0 750 m sous terre pour le prot\u00e9ger des rayonnements ambiants.<\/p>\n Lorsqu’un neutrino interagit avec le scintillateur liquide (LS), il d\u00e9pose l’\u00e9nergie de l’interaction avec les mol\u00e9cules de cette substance. L’\u00e9norme puissance lumineuse du LS (typiquement > 10.000 Photons \/ MeV) assure une d\u00e9termination pr\u00e9cise de l’\u00e9nergie d\u00e9pos\u00e9e. Il serait tr\u00e8s utile de pouvoir \u00e9galement reconstruire la direction du neutrino incident. Ici, la lumi\u00e8re Tcherenkov, faible mais directionnelle, du passage initial du neutrino dans l’eau est appari\u00e9e pour donner aux physiciens cette information.<\/p>\n L’objectif du d\u00e9veloppement actuel des scintillateurs liquides \u00e0 Munich et \u00e0 Mayence est de s\u00e9parer la lumi\u00e8re rapide mais faible de Tcherenkov de la lumi\u00e8re dominante de scintillation afin de permettre une reconstruction simultan\u00e9e de l’\u00e9nergie et de la direction. Par cons\u00e9quent, l’\u00e9quipe dirig\u00e9e par le Dr Hans Steiger a construit plusieurs exp\u00e9riences de laboratoire de pr\u00e9cision avec des capacit\u00e9s am\u00e9lior\u00e9es de collecte de la lumi\u00e8re et de r\u00e9solution temporelle.<\/p>\n \u00ab Nous avons choisi les cartes de num\u00e9risation de Spectrum car elles nous offrent des performances de pointe mais, contrairement aux offres concurrentes, elles ne sont pas co\u00fbteuses ou des cr\u00e9ations sr mesure \u00bb, a d\u00e9clar\u00e9 le Dr Hans Steiger, qui dirige le projet. \u00ab L’approche modulaire de Spectrum signifie que nous avons pu sp\u00e9cifier exactement ce dont nous avions besoin sur les cartes afin d’\u00e9viter de faire des compromis ou de gaspiller de l’argent sur des fonctionnalit\u00e9s inutiles. J’aime le fait qu’il s’agisse d’un produit PCIe standard, ce qui nous permet d’\u00e9tendre le syst\u00e8me sur un ch\u00e2ssis d’ordinateur standard au fur et \u00e0 mesure que nous recevons plus de fonds. En tant qu’universit\u00e9 participant \u00e0 de grands projets internationaux \u00e0 long terme, nous avons besoin de pi\u00e8ces fiables et la garantie de cinq ans de Spectrum nous donne la tranquillit\u00e9 d’esprit.<\/p>\n Le num\u00e9riseur PCIe M4i.2212-x8 de Spectrum Instrumentation avec une vitesse d’\u00e9chantillonnage de 1,25 G\u00e9ch.\/s sur 4 canaux.<\/em><\/p>\n Les r\u00e9sultats de JUNO stimulent \u00e9galement la recherche en astronomie<\/strong><\/p>\n Au-del\u00e0 du travail de reconstitution de l’\u00e9v\u00e9nement, l’\u00e9quipe contribue \u00e0 un projet d’\u00e9talonnage pour JUNO. Cela caract\u00e9rise le mat\u00e9riau du d\u00e9tecteur \u00e0 l’aide de sources radioactives gamma et neutroniques o\u00f9 l’\u00e9nergie et la direction incidente sont pr\u00e9d\u00e9termin\u00e9es. \u00ab Nos caract\u00e9risations des scintillateurs liquides ne sont possibles que gr\u00e2ce aux cartes de num\u00e9risation ultrarapides qui nous permettent de travailler avec des temps mesur\u00e9s en picosecondes. De plus, la plage dynamique de 5 V est bien meilleure que celle de ses rivaux qui sont g\u00e9n\u00e9ralement de 1 V, ce qui signifie qu’ils peuvent facilement g\u00e9rer les impulsions de 3 V que nous rencontrons dans nos PMT \u00bb, a soulign\u00e9 Meishu Lu, doctorant dans le groupe du TUM. Et Manuel B\u00f6hles, qui travaille \u00e0 Mayence, d’ajouter : \u00ab Spectrum nous a vraiment aid\u00e9s \u00e0 trouver les meilleures solutions pour notre projet et \u00e0 r\u00e9soudre tous les probl\u00e8mes que nous rencontrons avec un simple appel t\u00e9l\u00e9phonique directement avec l’un de leurs ing\u00e9nieurs. C’est formidable qu’ils s’engagent \u00e0 soutenir la recherche fondamentale dans de nombreuses universit\u00e9s comme la n\u00f4tre.\u00a0<\/p>\n Cin\u00e9matique d’\u00e9mission de lumi\u00e8re typique d’un m\u00e9lange \u00e0 scintillation liquide lente. La lumi\u00e8re Tcherenkov (ligne rouge) sous la forme d’un pic net dans le temps est suivie par la d\u00e9croissance plus lente de la lumi\u00e8re \u00e0 scintillation (ligne verte).<\/em><\/p>\n Le sch\u00e9ma montre la premi\u00e8re impulsion du rayonnement Tcherenkov suivie du signal de scintillation qui donne l’information sur l’\u00e9nergie. Cela se produit en moins de deux nanosecondes. En combinant ces informations, il est possible de d\u00e9terminer le type de particule et d’o\u00f9 elle provient. Cela pourrait provenir de l’un des r\u00e9acteurs chinois, du soleil, du c\u0153ur de la terre ou de l’espace lointain. \u00ab Nous n’avons jamais \u00e9t\u00e9 en mesure de savoir exactement d’o\u00f9 venait un neutrino dans les d\u00e9tecteurs \u00e0 scintillation auparavant, ce qui ouvre de nouveaux domaines de recherche \u00bb, a expliqu\u00e9 le Dr Steiger. \u00ab Si, par exemple, une \u00e9toile mourante, ou ce que l’on appelle une supernova, \u00e9met de grandes quantit\u00e9s de neutrinos dans le ciel, nous sommes maintenant en mesure non seulement de voir les neutrinos, mais aussi de reconstruire avec une grande pr\u00e9cision le point dans le ciel o\u00f9 cette explosion a eu lieu. En effet, nous disposons d\u00e9sormais d’un t\u00e9lescope pour examiner ces diff\u00e9rentes sources de neutrinos afin de mieux comprendre les processus. En d\u00e9tectant la lumi\u00e8re sur l’ensemble du spectre, les ondes gravitationnelles et maintenant aussi les neutrinos avec des statistiques \u00e9lev\u00e9es, une r\u00e9solution de l\u2019\u00e9nergie et sa direction on ouvre une nouvelle \u00e8re de l’astronomie multi-messagers.<\/p>\n![](\"https:\/\/www.ecinews.fr\/wp-content\/uploads\/2024\/09\/ECI4424-Numeriseurs-ultra-rapides-utilises-pour-identifier-les-neutrinos-3-scaled.jpg\")
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