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Conclusions du conseil scientifique du 21 mars 2005

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Membres présents :
Éric Aubourg, Jacques Chauveau, Hugues Delagrange, Daniel Froidevaux, Bernard Degrange, Elyette Jegham, Lydia Iconomidou-Fayard, Fanny Rejmund, Jean-Loup Puget, Olivier Pène, Yorick Blumenfeld, Daniel Treille, Mark Huyse et Marco Napolitano

Membres excusés :
Jean Zinn-Justin, Jean-Claude Brient, Éric Aubourg (présent lundi), François Le Diberder et Jérome Steibel

Assistaient à la session fermée :
Michel Spiro, Stavros Katsanevas, Sydney Galès, Éric Surraud, Philippe Lavocat, Marcel Lieuvin et Marcel Jacquemet

Étaient i nvités comme rapporteurs :
George Smoot, Andrea Giulani, Jacques Giner (Cespi), Gilles Gerbier (Modane)

Secrétaire scientifique :
Lydia Iconomidou-Fayard

 

Approbation des minutes du CS précédent : les minutes ont été définitivement approuvées.

 

Ordre du jour

 

 

Relevé de conclusions

 

1. Commentaires sur la session ouverte

Le CS a pris note des excellents exposés d'information présentés en séance ouverte. Le CS remercie en particulier G. Jugie (Ifremer) pour sa présentation de l’IPEV. Ces contributions seront placées sur un site web approprié qui sera annoncé le plus rapidement possible.

Concernant les conclusions du Meeting de Villars, le document présenté par Gautier Hamel de Monchenault est disponible à : http://doc.in2p3.fr/babar/gautier/talks/ghm_villars_in2p3.pdf et le rapport final au SPC l'est à : http://committees.web.cern.ch/Committees/SPSC/Villars-Report.pdf.

À ce propos, M. Spiro a souligné qu'à l'horizon 2007 les implications de l'IN2P3 au Cern concerneraient les 4 expériences LHC et Opera. Après l'arrêt ou le retour des physiciens de H1, Rhic, Babar, D0 et CDF, ces projets seront les seuls à être en prise de données. Ceci doit alimenter une réflexion au sein de la communauté.

M. Spiro a présenté en séance ouverte quelques objectifs dégagés par l’IN2P3 et la DSM d’après les documents produits lors des journées de prospective de la Colle sur Loup. Le texte entier a circulé auprès des groupes de travail qui ont envoyé des remarques et des corrections. Une nouvelle version sera disponible dans un futur proche.

Le CS a également apprécié les informations apportées sur le déroulement des travaux et leurs perspectives concernant l’aval du cycle électronucléaire. M. Spiro a fait mention de son intervention sur ce thème devant l’OPECST.

Les questions éventuelles soulevées par ces divers exposés pourront être évoquées aux prochains conseils.

 

2. Rapport sur Brain-Clover et son Pathfinder (rapporteur : G. Smoot)

Le rapporteur souligne l’importance de la question physique abordée par le projet : l’observation du mode B de la polarisation du fond diffus cosmologique, provenant des ondes gravitationnelles primordiales (grands angles) mais aussi de l’effet de lentille gravitationnelle (petits angles). On rappelle que Planck pourra détecter le mode E de cette polarisation avec une très grande précision et voir, moins bien, le mode B. Par ailleurs Lisa (interféromètre gravitationnel dans l’espace) n’est pas sensible aux ondes primordiales.

L’utilisation du Dôme C comme endroit idéal pour le déroulement des tests et de l’expérience finale n’a pas été argumentée de manière suffisamment convaincante Les conditions extrêmes du site exigent qu’au préalable sa supériorité par rapport à des endroits plus conventionnels soit démontrée. Quant à la faisabilité de Brain et Clover, les études des systématiques déterminantes dans ce type de mesure (influence de poussières intergalactiques, etc.) n’ont pas été présentées. Un certain apprentissage sera nécessaire pour combiner comme cela est proposé les deux méthodes de détection, bolomètres et interférométrie. Par ailleurs, le passage de Brain1 (quatre cornets et quatre bolomètres) à Brain semble loin d’être évident. Les 3 bandes de fréquence proposées pour Brain ne sont probablement pas suffisantes.

Le CS est convaincu du haut intérêt scientifique d'une mesure de la polarisation B du CMB, qu'il considère cependant comme notoirement difficile. L'exposé a été jugé succinct. Les considérations d'"avant-plans" et de systématiques expérimentales manquaient largement. Elles auraient du figurer sous forme de quelques scénarios permettant d'estimer leurs effets, et au moins en tant que sources d'incertitude reconnues sur l'issue scientifique de Brain/Clover.

Le CS est favorable au lancement d'un programme de R/D en direction du projet. Il devrait comporter deux volets :
1) La validation du site proposé au moyen du Pathfinder. Une équipe, aussi réduite que possible afin de ne pas perturber la préparation de Planck, devra démontrer quantitativement la supériorité du site sur le plan de l'atmosphère. Une publication des résultats et conclusions sera demandée.
2) Un programme limité de R/D, suivant la ligne proposée de Brain1 (interférométrie bolométrique 2 fois 2 cornets), mené en labo et dans des sites adéquats et d'accès facile. C'est seulement à l'issue de la présentation de ces résultats que sera décidé si une campagne au Dôme C s'impose.

Le CS considère que l’étape 1), en particulier, peut prendre plus de temps que le groupe ne l'envisage, à cause des contraintes liées à l’accès au site.

Au delà de ce R/D, le CS encourage les équipes impliquées dans ce projet à réfléchir dès maintenant à la stratégie scientifique (maîtrise progressive des avant-plans et des systématiques) et à la présentation et l'organisation d’un éventuel programme ultérieur.

 

3. Statut de Lisa-Pathfinder (Philippe Lavocat)

Suite à la présentation de ce projet au dernier CS et aux recommandations qui ont suivi, la Cespi s’est engagée dans l’examen de ce dossier. Après des discussions avec le CNRS et le Cnes les responsabilités de l’APC ont été réduites. En effet, l’APC aura la responsabilité de définir les spécifications scientifiques des modulateurs acousto-optiques qui entreront dans le cahier des charges du marché de développement/réalisation qui sera lancé par l’ESA auprès d’un industriel du spatial, sous financement du Cnes (contribution française) . Pour le compte de l’ESA, il définira également le plan de test général de ces éléments et supervisera les tests industriels des différents modèles. Par ailleurs, l’APC réalisera un banc de test optique dit de "laboratoire" pour mettre au point finement les procédures de caractérisation du banc optique. Ceci n’enlève pas les contraintes très difficiles en temps qui pèsent sur la conception et la réalisation du banc, même si la date limite pour laquelle ce projet doit être construit a reculé de janvier à mars 2006.

La Cespi a demandé qu’une revue du projet de Lisa-PF axée sur l’analyse de l’adéquation des moyens techniques et humains soit effectuée rapidement. C’est à la suite de cette revue que le CS statuera.

 

4. Rapport intermédiaire sur Alice (Daniel Froidevaux)

Le projet rassemblait en décembre 2003 environ 22 chercheurs, et ce chiffre est aujourd’hui en augmentation grâce – entre autres – à des personnes de Rhic qui commencent à rejoindre la collaboration. On rappelle que les groupes français sont impliqués dans le détecteur à strips de silicium (SSD) de l’ITS et dans le Bras Dimuon.

Le SSD comprend 1700 modules dont la production et l’assemblage sont partagés entre 8 laboratoires européens, parmi lesquels Strasbourg et Nantes. De plus Strasbourg est en charge des chips et d’une partie des senseurs. Toutes les composantes sont actuellement en production. La situation du montage des échelles est critique : les tests de montages ont été faits avec deux modules seulement et on doit encore démontrer la faisabilité du montage complet à la précision de positionnement requise. Le rythme de production de modules est aujourd’hui encore de 6/jour au lieu des 9/jour nécessaires pour respecter les délais. Subatech a accepté de contribuer à l’assemblage des modules en échelles, en parallèle avec Utrecht. La livraison des échelles doit être finie en Janvier 2006 afin que le SSD soit transporté au Cern en Juillet 2006. On souligne le fait qu’aucun des sites de montages des échelles n’est actuellement qualifié. Un problème de manque de personnel se fait sérieusement sentir à l’Ires.

La construction du Bras Dimuon d’Alice concerne les laboratoires français de IPNO, Subatech, LPC, et IPNL qui sont impliqués dans la construction des chambres, du trigger et de l’électronique associée. Sur décision de l’IN2P3, un rapport a été établi en juillet 2004 par J. Pouthas (IPNO) sur l’état d’avancement et les besoins de ce détecteur. Suivant ces recommandations, un test complet devrait être effectué sur un quadrant de détecteur, posé sur ses supports définitifs et lu par l’électronique actuelle. Néanmoins, ce test tardif ne pourra pas servir à la validation de l’électronique avant le lancement de sa production. La production de cette électronique se fait en Asie à un rythme qui semble pour l’instant trop faible. Seul un petit nombre d’exemplaires est disponible pour être testé en France.

Début 2005 l’implication dans la physique des groupes français a démarré au niveau de la collaboration. Une coordination de quatre personnes va assurer l’installation des outils nécessaires pour que cette activité se déploie au niveau national (C. Kuhn, C. Roy, C. Suire et Y. Schutz).

Le CS a entendu le rapport très détaillé de D. Froidevaux sur les activités des groupes français dans Alice, concernant le Bras Dimuon et l'ITS. Ce rapport fait suite à des revues antérieures (décembre 03, juillet 04) et au très utile rapport de J. Pouthas sur l'état du Bras Dimuon. Le rapporteur a interrogé plusieurs des protagonistes sur l’évolution des choses depuis lors.

Le CS apprécie les progrès effectués dans plusieurs domaines. L'implication des Français dans la préparation de la physique Alice se précise. Des secteurs comme le trigger du Bras Dimuon progressent bien. Le CS salue l'implication récente de Grenoble dans le GMS. Il continue à encourager une participation accrue des acteurs de Rhic à Alice, éventuellement en temps partagé.

Cependant un certain nombre de problèmes potentiellement sérieux ont été soulignés, dont la plupart étaient déjà identifiés, et risquent de mener à des retards. Ils concernent les deux secteurs Bras Dimuon (et V0) et ITS. Ce sont des problèmes en général liés à une insuffisance de main d'œuvre, de compétence et à l’alourdissement des charges qui incombent à la communauté française.

Le CS recommande donc à l’IN2P3 de :

  1. résoudre en première urgence les problèmes de main d’œuvre qui actuellement ne permettent pas à l’Ires d’assembler les modules au rythme voulu (besoin d’un support technique stable en salle blanche) et de les tester avec le suivi de qualité nécessaire (besoin de participation active des physiciens, jeunes et plus expérimentés) ;
  2. participer avec la Cespi aux revues de qualification des sites SSD organisées par la coordination technique d’Alice dans les mois qui viennent. Ces revues devraient permettre à l’IN2P3 et au management d’Alice d’évaluer ensemble un planning réaliste de production étant donné les ressources supplémentaires (si besoin est) qui pourraient y être consacrées ;
  3. renforcer autant que possible l’IPNO et Subatech avec des ingénieurs en électronique d’acquisition expérimentés afin de permettre à l’équipe du Bras Dimuon de terminer la réalisation des chambres et du trigger dans les délais impartis ;
  4. soutenir fortement l’objectif de pré-assemblage complet de la première station à l’IPNO afin de résoudre tous les problèmes d’intégration mécanique et de valider un ensemble complet MANU/CROCUS d’un point de vue des tests électroniques du système ;
  5. vérifier si les forces techniques à Lyon sont suffisantes pour réaliser le GMS dans les temps et avec la performance désirée. Il est clair que le renfort de Grenoble pour réaliser une maquette grandeur nature réaliste du GMS est bienvenu, mais il est à craindre que cela ne soit pas suffisant pour construire le système et l’intégrer dans de bonnes conditions au Bras Dimuon.

L’aide éventuelle apportée à Alice ne doit pas l’être au détriment d’autres programmes et devrait s’inscrire dans le cadre d’un suivi global et régulier de l’état d’avancement des expériences LHC par la Cespi.

D'autre part la communauté française et sa direction apprécieraient que le management d'Alice aide de son côté en établissant des plannings clairs là où ils manquent.

 

5. Rapport sur SuperNemo (Andrea Giulani)

Le rapporteur note que l’observation des oscillations de neutrinos a conduit à donner une haute priorité à la double désintégration beta sans émission de neutrino. La détermination de la nature du neutrino, Majorana ou Dirac, est une question importante pour les années à venir. Plusieurs projets sont déjà en préparation pour un démarrage vers 2009-2010 afin d’atteindre une sensibilité de 2 1026 années sur les temps de demi-vie. Bien sûr, les incertitudes théoriques handicapent fortement les prévisions en nombre d’événements, parfois par un facteur dix.

Le rapporteur fait remarquer l’avantage de la technique Nemo3 et SuperNemo qui permet la reconstruction des traces des électrons. En passant du molybdène au sélénium enrichi a 97 %, on s’attendrait à un événement/an, en prenant la moyenne des divers calculs d’éléments de matrice. Avec efficacités et bruits de fond, cela donnerait une sensibilité de 1.2 1026 années sur la demi durée de vie en 5 ans et le rapporteur suggère à SuperNemo de viser 2 à 3 fois plus haut. Il note que si le résultat publié (et controversé) de Klapdor se révélait correct, SuperNemo mesurerait 100 événements en une année.

Les nombreuses voies de recherche et développement proposées pour le détecteur SupeNemo devraient rapidement converger vers une première version de détecteur de base, afin de permettre une réelle évaluation des potentialités et d’envisager la construction d’un détecteur compétitif dans les mêmes délais que la concurrence.

Le CS est convaincu que le groupe Nemo traite d'un des sujets importants de la physique des particules d’aujourd’hui. Nemo exploite l'une des deux méthodes-clé de la recherche du Double beta sans neutrino (DBSN) avec mesures de traces et calorimétrie.

Le CS salue les résultats récents de Nemo3 et encourage le groupe à exploiter à fond cette phase de leur programme. L'expérience acquise sur Nemo3 sera déterminante si l’on tente de passer à l'étape suivante.

Le passage de 10 à 100 kg de source offre un gain certain sur le résultat, mais qui diffère suivant qu'on parle de sensibilité en masse du neutrino ou en durée de vie. Sur le plan instrumental, les améliorations évoquées, en particulier sur le radon et les radiopuretés de divers composants, paraissent actuellement difficiles à atteindre, sans que toutefois aucune barrière infranchissable ne soit identifiée.

Le groupe propose des travaux de R/D dont plusieurs thèmes sont à options multiples. En accord avec le rapporteur, le CS conseille de définir une option "ligne de base", et, pour chaque secteur de R/D choisi, de définir clairement son objectif et d'estimer sa durée. Le groupe est encouragé à creuser encore plus les problèmes de résolution en énergie et à expliciter les effets de certains changements "non-adiabatiques" comme celui de la géométrie, et si possible à pousser un peu plus les paramètres expérimentaux envisagés.

Un point relativement urgent à définir, en concertation avec nos partenaires européens, concerne le choix du site, puisque si des travaux doivent être entrepris à Fréjus pour accueillir une version blindée à l'eau il faut le savoir aussi tôt que possible. Un certain nombre de considérations comme, par exemple, l'effet éventuel du taux de muons résiduels dans les différents sites envisagés doivent être clarifiées rapidement.

Le CS encourage toutes les synergies possibles, en particulier au plan européen, concernant par exemple les recherches des matériaux à bas bruit et les photo détecteurs. D'autre part une forte implication des théoriciens est vitale pour le secteur du DBSN : le CS apprécie que Nemo ait déjà contribué à la relancer et encourage que tout soit fait pour la renforcer.

 

6. Informations sur Jannus (Hubert Flocard)

Il s’agit d’un projet commun entre l’Université Paris-Sud, le CNRS et le CEA. Des compétences et des moyens sont regroupés autour de la compréhension des mécanismes de modification et/ou d’endommagement des matériaux par l’irradiation. Des activités de formation et d’enseignement sont aussi prévues autour de ces moyens avec Paris-XI et une école d’ingénieurs. À Orsay on accueillera un nouveau microscope électronique offrant une précision < 1nm, couplé à l’accélérateur Aramis et à l’implanteur Irma. L’ensemble des caractéristiques du microscope monté sur son socle anti-vibrations sont maintenant spécifiées et le contrat est en négociation. Cet ensemble offrira – entre autres – les informations nécessaires pour qu’à partir des observations microscopiques on puisse simuler correctement les transformations macroscopiques. Le programme du site Saclay sera mené sur les trois accélérateurs Epiméthée, Yvette et le Tandetron. Les faits nouveaux depuis juillet 2004, sur les plans budgétaire et organisationnel, ont été présentés, ainsi que la composition du Comité de suivi de projet et le planning global. Le budget total est de 5.1 M€ pour des investissements nouveaux.

 

7. Autres sujets

Des informations sur Spiral 2 (Sydney Galès) et les derniers résultats de Hess (Stavros Katsanevas) ont été données très rapidement et seront repris au prochain Conseil scientifique.

 

8. Prochain Conseil

Il aura lieu les 20 et 21 juin à l’IN2P3.
Les sujets envisagés sont :

  • Rapport sur Agata (G. Duchêne)
  • Revue de la physique hadronique (M. Guidal)
    – présent et futur proche
    – le long terme à JLAB et GSI
  • Le calcul à l’IN2P3 (D. Boutigny, F. Malek-Ohlsson)
  • R/D détecteurs en vue de l'ILC (J.C. Brient, M. Winter)
  • LNGS/Opera (H. Pessard)
  • Le projet Cream (M. Buenerd)
  • La feuille de route de Nupecc

Il faudra décider vite la date du suivant (28/29 nov ou alternative).

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