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Première mesure d’un signal de recul nucléaire de neutrinos solaires dans l’expérience XENONnT
par Sophie Trincaz - 16 juillet 2024
La collaboration XENONnT, dont une équipe du LPNHE fait partie, a annoncé la première mesure des reculs nucléaires, à basse énergie, des neutrinos produits par les réactions nucléaires dans notre Soleil, en particulier ceux provenant du Bore.
Conçu pour être sensible aux interactions rares de potentiels candidats à la matière noire, le détecteur central de XENONnT est une chambre à projection temporelle (TPC) à double-phase contenant une cible de 5,9 tonnes de xénon liquide ultra-pur.
Les neutrinos provenant du Soleil peuvent interagir avec les noyaux des atomes de Xénon dans la cible du détecteur XENONnT via la diffusion élastique cohérente des neutrinos sur les noyaux (CEvNS). Ce processus, prédit par le Modèle Standard en 1974, a été difficile à observer en raison de la très faible énergie de recul et des faibles probabilités d’interaction des neutrinos. Ce n’est qu’en 2017 que l’expérience COHERENT a rapporté la première observation de CEvNS avec des neutrinos de plus haute énergie provenant de la Spallation Neutron Source à Oak Ridge, Tennessee. Désormais, XENONnT est la première expérience à mesurer les CEvNS des neutrinos produits au cœur du Soleil, et à mesurer le processus CEnNS avec du Xénon.
Grâce à une exposition totale d’environ 3,5 tonne-ans, un surplus d’évènements de reculs nucléaires de faibles énergies, compatible avec un signal d’interactions de neutrinos solaires du Bore-8, au-dessus du bruit de fond attendu (notamment 11 sur un bruit de fond de 26.4±1.5), a été mesuré avec une signification statistique de 2,7 sigma. Ceci marque la première mesure de CEvNS d’une source de neutrinos astrophysiques.
Contraintes sur le flux de neutrinos du Bore suite au test statistique. En haut, le flux est comparé avec le résultat d’autres expériences.
De plus, ce résultat est tellement significatif qu’il ouvre un nouveau chapitre du domaine de la détection directe de la matière noire : XENONnT a commencé à explorer le brouillard de neutrino, où les interactions des neutrinos deviennent un bruit de fond qui imite le signal de la matière noire.
Site web :https://xenonexperiment.org/
Contact au LPNHE : Luca Scotto Lavina
Communication orale à la conférence iDM2024
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