Le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules du monde accueille une nouvelle expérience. En mars 2021, la Commission de la recherche du CERN a approuvé la neuvième expérience auprès du Grand collisionneur de hadrons : SND@LHC (pour Scattering and Neutrino Detector at the LHC). Conçue pour détecter et étudier les neutrinos, des particules semblables à l’électron mais sans charge électrique et de très faible masse, l’expérience complétera et élargira le potentiel de physique des autres expériences du LHC.

SND@LHC est particulièrement complémentaire de FASERν, un sous-détecteur de neutrinos de l’expérience FASER, qui vient d’être mis en place dans le tunnel du LHC. Même si les neutrinos ont été détectés en provenance de nombreuses sources, ils restent les particules fondamentales les plus énigmatiques de l’Univers. FASERν et SND@LHC réaliseront pour la première fois des mesures de neutrinos produits dans un collisionneur de particules et pourraient ainsi ouvrir une voie nouvelle à la physique des neutrinos.

SND@LHC est un appareil compact composé d’une cible neutrino et complété en aval par un dispositif de détection de muons, des cousins plus lourds des électrons, produits lorsque les neutrinos interagissent avec la cible. La cible est constituée de plaques de tungstène entrecoupées de films d’émulsion et de trajectographes électroniques. Les films d’émulsion révèlent les trajectoires des particules produites lors des interactions de neutrinos, tandis que les trajectographes électroniques fournissent les marques temporelles de ces trajectoires. Tout comme le détecteur de muons, ces trajectographes mesurent l’énergie des neutrinos.

À l’instar de FASERν, SND@LHC sera capable de détecter des neutrinos de tous types — le neutrino de l’électron, le neutrino du muon et le neutrino du tau. À la différence de FASERν, qui est situé le long de la ligne de faisceau du LHC (la ligne suivie par les faisceaux de particules dans le collisionneur), sur l’un des côtés du détecteur ATLAS, l’expérience SND@LHC sera positionnée légèrement en dehors de la ligne de faisceau, de l’autre côté d’ATLAS. Cet emplacement permettra à SND@LHC de détecter les neutrinos fusant sur une trajectoire proche de celle du faisceau, mais à des angles supérieurs à ceux visés par FASERν.

« La plage angulaire que couvrira SND@LHC est à ce jour inexplorée, déclare le porte-parole de l’expérience SND@LHC, Giovanni De Lellis. Et comme une grande partie des neutrinos produits dans cette plage provient de la désintégration de particules constituées de quarks lourds, ces neutrinos peuvent être utilisés pour étudier la production de particules contenant des quarks lourds dans une plage angulaire à laquelle les autres expériences du LHC ne peuvent accéder. »

En outre, l’expérience SND@LHC permettra de rechercher de nouvelles particules — des particules interagissant très faiblement qui ne sont pas prédites par le Modèle standard de la physique des particules et qui pourraient constituer la matière noire.

L’expérience SND@LHC sera installée courant 2021 dans un tunnel inutilisé reliant le LHC au Supersynchrotron à protons (SPS). Elle devrait commencer à recueillir des données lorsque le LHC redémarrera, en 2022.

____

Pour en savoir plus sur l’expérience SND@LHC, lisez cet article de la lettre d’information du département EP (en anglais).