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Une solution aux problèmes : l'expérience SNO

L'expérience SNO (pour Sudbury Neutrino Observatory) utilise comme cible une sphère d'acrylique contenant 1 000 t d'eau lourde ( D2O). Elle est entourée d'une structure de support géodésique sur laquelle 9 600 photomultiplicateurs sont installés. Le tout est immergé dans 7 000 t d'eau légère agissant comme blindage [Ahmad et al. 2002]. L'usage du deutérium comme cible permet de mesurer simultanément la composante de νe provenant du spectre $ \beta^{+}_{}$ du 8B, ainsi que d'éventuelles composantes muons ou taus. Trois réactions sont alors possibles : $ \alpha$ = e, $ \mu$$ \tau$. La détection de cette dernière réaction est possible grâce à l'ajout de sel NaCl dans l'eau lourde. On détecte alors les $ \gamma$ de 8, 6 MeV produits lors de la capture du neutron final par le chlore 35.

Les réactions de type CC sont sensibles uniquement à la composante électronique du flux de neutrinos (trait vertical sur la figure 2.4).

Figure: Flux de νμ et de ντ en fonction du flux de νe, déduit des trois réactions neutrinos dans SNO. Les bandes diagonales montrent le flux total théorique du 8B (ligne en pointillé) et celui mesuré avec les réactions par courants neutres (ligne pleine). Les bandes correspondent à ±1$ \sigma$ d'erreur. Elles donnent en leurs intersections les valeurs des meilleurs ajustements de $ \phi_{{e}}^{}$ et $ \phi_{{\mu\tau}}^{}$. La combinaison des résultats est en accord avec une transformation des neutrinos [Bahcall et al. 2002].
\begin{figure}\centering\epsfig{file=sources_nu/figures/sno.eps,width=11cm}\end{figure}

Celles NC sont sensibles de manière égale aux trois saveurs de neutrinos : $ \phi_{{\mathrm{NC}}}^{}$ = $ \phi_{{\mathrm{e}}}^{}$ + $ \phi_{{\mu}}^{}$ + $ \phi_{{\tau}}^{}$ (trait diagonal de plus faible pente sur la figure 2.4). Il en est de même pour les réactions ES, néanmoins, de part les sections efficaces plus grandes, elles sont sensibles majoritairement aux νe : $ \phi_{{ES}}^{}$ = $ \phi_{{\mathrm{e}}}^{}$ + 0, 154 ($ \phi_{{\mu}}^{}$ + $ \phi_{{\tau}}^{}$)  (deuxième diagonale sur la figure 2.4). Le flux mesuré pour chacune des trois réactions est de :

$\displaystyle \phi^{{\mathrm{SNO}}}_{{CC}}$ = 1, 76+0, 06-0, 05 (stat.)±0, 09 (syst.).106 cm ,    
$\displaystyle \phi^{{\mathrm{SNO}}}_{{ES}}$ = 2, 39+0, 24-0, 23 (stat.)±0, 12 (syst.).106 cm ,    
$\displaystyle \phi^{{\mathrm{SNO}}}_{{NC}}$ = 5, 09+0, 44-0, 43 (stat.)+0, 46-0, 43 (syst.).106 cm .    

Un changement de variable permet de déduire les flux des différentes saveurs :

e = 1, 76±0, 05 (stat.)±0, 09 (syst.).106 cm    
$\displaystyle \phi_{{\mu,\tau}}^{}$ = 3, 41±0, 45 (stat.)+0, 48-0, 45 (syst.).106 cm    

Parallèlement, le flux prédit par le modèle standard solaire est :

$\displaystyle \phi_{{\mathrm{SSM}}}^{}$ = 5, 05+1, 01-0, 81 . 106 cm

en accord avec $ \phi_{{\mathrm{e}}}^{}$ + $ \phi_{{\mu\tau}}^{}$. Cette expérience est fondamentale en ce sens qu'elle s'affranchit du SSM, et montre sans ambiguïté un changement de saveurs des neutrinos entre le Soleil et la Terre.
Les données de SNO montrent aussi `que la solution SMA peut être rejetée à 3$ \sigma$ de degré de confiance (D.C).
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dadoun 2004-03-11