Détecteur de l'expérience NEMO 1

Matériaux :


Ce prototype a permis de démontrer la faisabilité de la reconstruction en 3 dimensions de la trajectoire d'électrons émis par la radioactivité naturelle. L'objectif était de proposer cette technologie pour la recherche de la double désintégration bêta sans émission de neutrinos. Elle devait permettre, par une mesure précise de la "signature" énergétique des deux électrons émis (une énergie de l'ordre du MeV), de réduire fortement les bruits de fond et donc de concurrencer les expériences purement calorimétriques (diodes germanium, bolomètres...). Les résultats ont été concluants et ont permis de lancer une série d'expériences dont la dernière est en cours de construction : NEMO-2, NEMO-3 et SuperNEMO.


Principe physique

Les scintillateurs sont composés d'un matériau plastique qui, au passage des particules, émet de la lumière (lumière de scintillation) proportionnelle à l'énergie déposée par les particules dans ce matériau. On peut de plus établir une coïncidence entre les scintillateurs haut et bas, par la mesure du temps de passage des particules à travers la chambre. Les cellules à dérive sont quant à elles composées d'un fil central porté à une haute tension et de fils de champ mis à la masse afin de produire un champ électrique intense dans la cellule. Lorsqu'une particule traverse la chambre, elle ionise le gaz qu'elle contient. Les électrons ainsi arrachés sont donc libres et dérivent vers le fil central. On recueille alors un signal électrique. Le gaz localement ionisé se propage de proche en proche vers chaque extrémité de la cellule où il est recueilli dans des anneaux cathodiques de terminaison. Le temps de passage mesuré par les scintillateurs permet de connaître la distance de la particule par rapport au fil central (reconstruction transverse), alors que la comparaison entre les temps d'arrivée des ions aux extrémités permet de déterminer la position du passage de la particule le long du fil (reconstruction longitudinale). Cette technologie combinant un calorimètre à scintillateurs plastiques et un détecteur de traces sous forme de chambre à dérive permet de reconstruire complètement la topologie des événements détectés lors de désintégrations : nombre de particules, types, temps, énergies, positions…



Parole de physicien
" Une sélection rigoureuse des matériaux a été réalisée pour la construction de ce détecteur afin de limiter la radioactivité naturelle qui représente un bruit de fond pour la double désintégration bêta.




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