En tant que nouveau membre de la collaboration COHERENT au laboratoire de recherche Spallation Neutron Source basé au Laboratoire national d’Oak Ridge (ORNL) au Tennessee, l’équipe de recherche des Laboratoires Nucléaires Canadiens (LNC) composée d’Andrew Erlandson, de David Perez Loureiro, de Mark Stringer et de Bhaskar Sur, travaillera sur l’utilisation future du néon liquide comme outil de détection des neutrinos pour contribuer à la surveillance de la sécurité du fonctionnement des petits réacteurs modulaires (PRM).
Les neutrinos sont des particules incroyablement abondantes; elles sont minuscules, neutres et si légères que personne n’a encore pu mesurer leur masse absolue. Tous les réacteurs nucléaires en produisent d’immenses quantités par la désintégration bêta des produits de fission contenus dans le combustible nucléaire. En fait, plus le réacteur est puissant, plus il produit de neutrinos. Et contrairement aux neutrons, les neutrinos sont pratiquement impossibles à arrêter, ce qui en fait une signature révélatrice du fonctionnement d’un réacteur, même à grande distance. Toutefois, c’est aussi pour cette raison qu’ils sont difficiles à détecter. Certains des plus grands spécialistes de la physique des particules ont trouvé des moyens astucieux de les mesurer, mais la quête de leur détection se poursuit!
En se joignant à la recherche menée par la collaboration COHERENT et avec le soutien du Plan de travail fédéral sur les activités de science et technologie nucléaires d’Énergie atomique du Canada limitée, Andrew Erlandson et son équipe pourront réaliser leurs expériences parallèlement aux travaux de la collaboration, qui s’est réunie pour la première observation du CEvNS (prononcé « sevens »). Il s’agit du processus, annoncé depuis longtemps, de diffusion élastique et cohérente d’un neutrino sur un noyau (comme une bille qui rebondit sur une boule de quilles).
« Bhaskar Sur a vu les premiers résultats de la collaboration COHERENT en 2017 et s’est posé la question suivante : “Que peut-on faire avec ce nouvel outil?” », déclare Andrew Erlandson. « Cela nous a amenés à aborder d’anciens problèmes sous un nouvel angle. Par exemple, utiliser les neutrinos pour surveiller les réacteurs nucléaires. »
Grâce aux connaissances approfondies de l’équipe en matière d’utilisation de détecteurs à liquide noble (l’équipe est également membre du regroupement DEAP-3600, soit Dark matter Experiment using Argon Pulseshape discrimination), elle prévoit de les mettre à profit pour détecter les neutrinos de réacteurs avec le CEvNS. Il s’avère que le néon liquide est une option viable comme moyen de détection à cette fin, car il est plus léger que l’argon et produit également de petits éclairs de lumière lorsque des particules interagissent avec lui. Il est tout à fait possible de modifier un détecteur d’argon liquide pour utiliser plutôt du néon liquide, et c’est cette proposition de travail qui leur a valu leur place au sein de la collaboration. Alors que la collaboration COHERENT cherche à comprendre la physique du CEvNS, l’équipe des LNC s’appuiera sur ces connaissances pour déterminer si le néon peut être utilisé pour les applications utilisant des neutrinos dans les réacteurs. C’est le mariage parfait au paradis des neutrinos, ou plutôt dans l’allée des neutrinos du Laboratoire national d’Oak Ridge!
