20
Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005 , 30 juin 2005

Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

Embed Size (px)

Citation preview

Page 1: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

Le Télescope à Neutrinos ANTARES

Jean-Pierre ErnenweinUniversité de Haute Alsace

(pour la collaboration ANTARES )

Journées de la SF2A 2005 , 30 juin 2005

Page 2: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 2

La collaboration ANTARES

IFICValence

IFREMER,Toulon & BrestDAPNIA, SaclayIReS, StrasbourgGRPHE, MulhouseCPPM Marseille IGRAP, MarseilleCOM, Marseille

ITEPMoscou

NIKHEFAmsterdamGroningen

Gênes

BariCatagne

Rome

Erlangen

LNS

Pise Bologne

Page 3: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 3

Pourquoi le Neutrino ?

A haute énergie : absorption des photonsA haute énergie : absorption des photons

Protons : effet GZK et courbure de la trajectoire par les champs magnétiques

– Interaction faible observations sur des distances cosmologiques, mais nécessité d’un grand volume de détection.

– Observation du cœur des sources

Avantages du neutrino :

Page 4: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 4

Sources potentielles de pour ANTARES

SOURCES GALACTIQUES

Neutrinos produits par annihilation de neutralinos (matière noire) au centre d’objets massifs (soleil, centre galactique)

SOURCES EXTRA GALACTIQUES

Noyaux actifs de galaxies

M 87, HST

Accélération dans les restes de supernovae,

Sursauts Gamma

Micro Quasars,

Pulsars,

Nébuleuse du Crabe

Centre galactique,

Page 5: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 5

Quels processus ?

Interactions hadroniques

p/A + p/ e e

Avec le

rapport 1:2:0 pour

e::

Interactions électromagnétiques

rayons X

e photons( Compton

inverse (), Emission synchrotron )RADIO OPTIQUE

M 87

Page 6: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 6

ANTARES detection principlePrincipe de détection du neutrino

č

43°2500 msous la mer

p

p,

interaction

Lumière Cherenkovinduite par le muon

Matricede

photomultiplicateurs

Mesure de la position et du temps d’arrivée des photons

Reconstruction de la trajectoiredu muon (colinéaire au neutrinoà haute énergie)

Page 7: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 7© F. Montanet

• 12 lignes• 25 étages / ligne• 3 PMs / étage• 900 PMs

~70 m

100 m

350 m14.5 m

Câbles de connection

Boîte de jonction

Câble sur 40 km jusqu’à la côte

Socle et connecteur

Déploiement de 2005 à 2007

Un étage

Profondeur : 2500m

Page 8: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 8

Détail d’un étage

Emetteur optique

Calibration en temps à l’aide de

diodes bleues

Un étage

Module Optique : PM 10 pouces

Photomultiplicateur

Bouclier magnétique

Gel Optique

LED

Sphère en verre

Carte électronique

Local Control Module (cylindre de Titane)

Contient les cartes électroniques (numérisation du signal des PMs, déclenchement, inclinomètres, positionnement acoustique, réseau)

Page 9: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 9

Près de Toulon (42º50’N, 6º10’E), à une profondeur de 2500 m.

Site ANTARES, ciel observable0

.5 sr d

e reco

uvre

men

t pe

rma

nen

t

IceCube, AMANDA (Pole Sud) 2 sr

Coordonnées galactiques

Coordonnées galactiques

Centre galactique observable pendant les 2/3 du temps de fonctionnement

ANTARES (42.5o N) 3.5 sr

Page 10: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 10

cinématique reconstruction

Résolution angulaire

Eµ >10 TeV

Estimée par simulation Monte Carlo : électronique, absorption et diffusion de la lumière Cherenkov, bruits de fond : 40K + bactéries bioluminescentes : 60 kHz

Résolution angulaire < 0.2°

abs ~ 26/60 m @ 370/470 nm

eff (diffusion)~ 100/300 m @ 370/470 nm

Qualité de l ’eau

Page 11: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 11

Résolution en énergie

10 GeV < E < 100 GeV : méthode = longueur de la trace du muon E>1 TeV : méthode = quantité de lumière évaluation de l’énergie avec un facteur

d’incertitude de 2 à 3.

Page 12: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 12

Surfaces effectives Aeff = surface d’un détecteur parfait, qui aurait une efficacité de 100%.

: absorption dans la terre aux ultra hautes énergies

En muons

En neutrinos muoniques

10 TeV

10 TeV

0.2 m2

~20000 m2

Aeff = nombre d’événements détectés par unité de temps / flux incident

Page 13: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 13

Sensibilité : Flux diffusOscillations des neutrinos e:: = 1:1:1 au niveau de la terre

Si le téléscope détecte les gerbes de haute énergie détection des neutrinos de toutes les saveurs

Actuellement les études de gerbes issues des neutrinos e et sont en cours

les limites données ne concernent

que les neutrinos

muoniques

Page 14: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 14

Sensibilité aux sources ponctuelles

Amanda a la sensibilité requise.

Antares atteindra cette sensibilité en un an

MACRO

Exemple de flux provenant de micro-quasars : modèle de C. Distefano et al :

Page 15: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 15

10min

Taux de comptage (kHz)

temps

40K + bactéries

Un secteur en 2003 (PSL)

Profiler for Sea currant

(ADCP)

Probe for salinity and temperature (CTD)

Probe for Sound velocity

J unction Box

LED Beacon

Laser Beacon

Seismograph

hydrophones hydrophone

5 Storeys of Optical Modules

Anchor with electronics containers Link Cables

5 étages

Boîte de jonction

Connexion à la boîte de jonction en mars 2003Opérations

de déploiement et connexion

réussies

Contrôle depuis la

côte fonctionnel

Fuite dans un LCM

Fibre optique endommagée dans le câble

flash

Corrélation entre activité de bio-luminescence et vitesse du courant marin

Animaux bio-luminescents

Page 16: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 16

Connexion de la PSL

Mars 2003

Page 17: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 17

Actuellement sous l’eau : MILOM

light transmissiometer

water current profiler

Conductivity- Temperature probe

MILOM

Mini Instrumented Line with Optical Modules

4 modules optiques,

appareillage de calibration,

système de positionnement

Connectée en avril par un sous marin piloté depuis la surface

Compas : mesure de la rotation des étages

Page 18: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 18

Actuellement sous l’eau : MILOM

3 modules optiques

Émetteur à LEDs

Différence des temps d’arrivée sur 2 PMs (signal de haute intensité)

Page 19: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 19

Actuellement sous l’eau : MILOM

Bioluminescence : taux de comptage mesurés par les modules optiques

Page 20: Le Télescope à Neutrinos ANTARES Jean-Pierre Ernenwein Université de Haute Alsace (pour la collaboration ANTARES ) Journées de la SF2A 2005, 30 juin 2005

30 juin 2005 Semaine de l ’Astrophysique Française 20

Le futur

La ligne 1 est actuellement en phase de montage, des tests et améliorations sont en cours, d’après les résultats du déploiement d’une ligne prototype (ligne 0, avril 2005) sans électronique et sans PM.

La ligne 1 sera immergée à la fin de cette année.

Le détecteur complet sera déployé progressivement et achevé début 2007

La MILOM a montré la faisabilité de l ’expérience ANTARES dans sa géométrie définitive.