Annuaire IPHC

DRS | Recherche au DRS » Modèle standard et au‐delà » Neutrino

Neutrino

(english version)

The Neutrino group at IPHC mainly dedicates its research on the oscillations of neutrinos, the study of the CP violation in the neutrino sector, and the detection of extra-terrestrial neutrinos (GeV-PeV) for physics or astrophysics with neutrino telescopes.

Past experiments & projects :

  • OPERA (2000-2016)

    The OPERA neutrino detector in the underground Gran Sasso Laboratory (LNGS) was designed to perform the first detection of neutrino oscillations in appearance mode through the study of νμ → ντ oscillations. The apparatus consisted of an emulsion/lead target complemented by electronic detectors and it was placed in the high energy long-baseline CERN to LNGS beam (CNGS) 730 km away from the neutrino source. In 2015 the Collaboration reported the discovery of this oscillation with 5.1 σ significance. The OPERA detector is currently under dismounting.

  • EUROnu Design Study (2008-2012)

    The EUROnu Super Beam work package has studied a neutrino beam based on Supraconducting Proton Linac (SPL) at CERN and a large water Cherenkov detector, MEMPHYS, placed at the Laboratoire Souterrain de Modane (Fréjus tunnel, France), with a baseline of 130 km. The aim of this proposed experiment was to study the CP violation in the neutrino sector. The conceptual design of the neutrino beam, especially the target and the magnetic focusing device has been developed. The beam was presenting several unprecedented challenges, like the high primary proton beam power (4 MW), the high repetition rate (50 Hz) and the low energy of the protons (4.5 GeV).

Current experiments & projects :

  • Double Chooz (since 2007)

    The Double Chooz experiment goal is to search for a non-vanishing value of the θ13 neutrino mixing angle. This is the last step to accomplish prior moving towards a new era of precision measurements in the lepton sector. The most stringent constraint on the third mixing angle was coming from the CHOOZ reactor neutrino experiment with sin2(2θ13)<0.2. Double Chooz explores the range of sin2(2θ13) from 0.2 to 0.03, within three years of data taking. The improvement of the CHOOZ result requires an increase in the statistics, a reduction of the systematic errors below one percent, and a careful control of the background. Double Chooz uses two identical detectors, one at 400 m and another at 1.05 km distance from the Chooz nuclear cores. The first results announced in 2011 using only the far detector showed with low significance that θ13 was different from zero. The two detectors, near and far, are in operation since beginning of 2015.

  • ESSνSB (since 2012)

    The ESSnuSB (ESS neutrino Super Beams) project foresees the use of the ESS linac being currently under construction in Lund (Sweden) to accelerate a proton beam (2 GeV, 5 MW) to a horn system in order to produce very intense neutrino super beam. This project is led by the Neutrino group of the IPHC and the University of Uppsala. 12 institutes are already concerned worldwide. The project is now supported by a European COST Action (H2020) for four years.

  • Neutrino Telescopes

    It concerns the technical development and scientific exploitation of existing or planned undersea telescopes, for the detection of atmospheric (GeV) and/or cosmic (TeV) neutrinos. The data analysis activities on ANTARES (Astronomy with a Neutrino Telescope and Abyss environmental RESearch, TeV neutrinos), in operation until 2016, are focused on multi-messenger astronomy. This includes coincidences searches between high energy neutrinos from compact sources (gamma-ray bursts for instance) and gravitational wave (GW) bursts, with Virgo/LIGO. This is a novel way to disentangle signal from background both in neutrino telescopes and GW interferometers.

  • KM3NeT collaboration

    Next generation of undersea telescopes in Europe ; Feasibility study of ORCA. The group participates to activities linked to the next generation of undersea telescopes in Europe through the KM3NeT collaboration. In particular, since 2012, the group is involved in the feasibility study of ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), to be deployed on the French KM3NeT site, a denser telescope with new photon detection technology, to determine the neutrino mass hierarchy using GeV atmospheric neutrinos and their oscillations in the Earth.

  • JUNO Collaboration (since 2014)

    JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory, China) experiment aims to determine the mass hierarchy of neutrinos from unprecedented energy spectra of neutrinos coming from several nuclear power plants. JUNO can measure few of the oscillation parameters with an accuracy less than 1% and also has a rich astroparticle physics programme. The collaboration is composed of more than 300 physicists from 55 institutes (14 countries). The data taking period is supposed to start in 2020.

(version française)

Le groupe Neutrino à l’IPHC dédie principalement ses recherches aux oscillations de neutrinos, à l’étude de la violation de la symétrie CP dans le secteur du neutrino et à la détection de neutrinos extra-terrestres (GeV-PeV) pour la Physique ou l’Astrophysique avec les télescopes à neutrinos.

L’équipe a été fortement impliquée dans :

  • OPERA (2000-2016) - Oscillation Project with Emulsion-tRacking Apparatus. Le detecteur OPERA au Laboratoire du Gran Sasso a ete concu pour effectuer la première détection d’oscillations de neutrinos en mode apparence à travers l’étude des oscillations νμ → ντ. Le dispositif consistait en une émulsion / cible de plomb complété par des détecteurs électroniques et il a été placé dans la ligen haute énergie du CERN pour les faisceaux LNGS (CNGS) - 730 km de la source de neutrinos. En 2015, la collaboration a signalé la découverte de cette oscillation avec « 5.1 σ significance ». Le détecteur OPERA est actuellement en cours de démontage.
  • EUROnu Design Study (2008-2012) – Le groupe de travail « EUROnu super faisceau » a étudié un faisceau de neutrinos sur la base de l’accélérateur supraconducteurs de protons (SPL) au CERN et un grand détecteur Cherenkov à eau, MEMPHYS, placé dans le Laboratoire Souterrain de Modane (tunnel du Fréjus, France) - 130 km de distance. Le but de cette expérience était d’étudier la violation CP dans le secteur des neutrinos. La conception du faisceau de neutrinos, en particulier l’objectif et le dispositif de focalisation magnétique a été développé. Le faisceau présentait plusieurs défis sans précédent, comme la puissance élevée du faisceau primaire de protons (4 MW), sa fréquence élevée (50 Hz) et la faible énergie des protons (4,5 GeV).

Les expériences et projets dans lesquels le groupe participe actuellement sont :

  • Double-Chooz (depuis 2007) - Le but de l’expérience Double Chooz est de rechercher une valeur de l’angle de melange des neutrinos θ13. Ceci est la dernière étape à accomplir avant d’entrer dans une nouvelle ère de mesures de précision dans le secteur de leptons. La contrainte la plus rigoureuse sur le troisième angle de mélange venait de l’expérience du réacteur CHOOZ neutrino avec sin2 (2θ13) <0,2. Double Chooz explore la gamme de sin2 (2θ13) de 0,2 à 0,03, pendant les trois années de prise de données. L’amélioration du résultat CHOOZ nécessite une augmentation dans les statistiques, une réduction des erreurs systématiques ci-dessous un pour cent, et un contrôle minutieux du bruit de fond. Double Chooz utilise deux détecteurs identiques, l’un à 400 m et un autre à 1,05 km de distance des noyaux nucléaire de Chooz. Les premiers résultats annoncés en 2011 en utilisant uniquement le détecteur lointain ont montré que θ13 était différent de zéro. Les deux détecteurs, près ou de loin, sont en exploitation depuis le début de 2015.
  • ESSνSB (depuis 2012)- Le projet ESSnuSB (ESS neutrino super Beams) prévoit l’utilisation de l’accélérateur linéaire de l’ESS étant actuellement en construction à Lund (Suède) pour accélérer un faisceau de protons (2 GeV, 5 MW) à un système de corne afin de produire des super-faisceaux de neutrinos très intenses . Ce projet est mené par le groupe de neutrinos de l’IPHC et de l’Université d’Uppsala. 12 instituts sont concernés dans le monde entier. Le projet est désormais soutenu par le programme européen COST (H2020)pour une période de quatre ans.
  • Neutrino Telescopes - Il concerne le développement technique et l’exploitation scientifique des télescopes sous-marins existants ou prévus, pour la détection des neutrinos atmosphériques (GeV) et / ou cosmiques (TeV). Les activités d’analyse de données sur ANTARES (Astronomie avec un télescope de neutrinos et abîme la recherche environnementale, TeV neutrinos), en opération jusqu’en 2016, se concentrent sur les multi-messagers astronomiques. Cela comprend les recherches de coïncidences entre les neutrinos de haute énergie provenant de sources compactes (sursauts gamma, par exemple) et des ondes gravitationnelles (GW), avec Virgo/ LIGO. Ceci est une nouvelle façon de démêler un signal du bruit de fond à la fois dans les télescopes à neutrinos et les interféromètres GW.
  • KM3NeT collaboration - La prochaine génération de télescopes sous-marins en Europe ; Etude de faisabilité d’ORCA. Le groupe participe aux activités liées à la prochaine génération de télescopes sous-marins en Europe grâce à la collaboration KM3NeT. En particulier, depuis 2012, le groupe est impliqué dans l’étude de faisabilité d’ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss), qui sera déployée sur le site français KM3NeT, un télescope plus dense avec la nouvelle technologie de détection de photons, pour déterminer la hiérarchie de masse des neutrinos utilisant les neutrinos atmosphériques (GeV) et leurs oscillations dans la Terre.
  • JUNO Collaboration (depuis 2014) - l’expérience JUNO (Jiangmen Underground Neutrino Observatory, Chine) vise à déterminer la hiérarchie de masse des neutrinos à partir des spectres d’énergie sans précédent de neutrinos provenant de plusieurs centrales nucléaires. JUNO peut mesurer quelques-uns des paramètres d’oscillation avec une précision inférieure à 1% et a également un riche programme de physique des astroparticules. La collaboration est composée de plus de 300 physiciens de 55 instituts (14 pays). La période de prise de données est censée commencer en 2020.
Group leader : Marcos Dracos
Phone : +33 (0)3 88 10 63 70
Email :
Address : 23 rue du loess, BP28, 67037 Strasbourg cedex 2