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Direction de la recherche fondamentale
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Grâce à un détecteur équipé d’électronique numérique, des chercheurs du CEA-Irfu et leurs partenaires finlandais ont mesuré la durée de demi-vie d'un état excité de nobelium 250, près de dix fois plus longue que celle de son état fondamental (proche de 35 µs). Une première pour des durées aussi courtes !
Avec un bruit de fond quasi-nul, l’expérience CUPID-Mo au Laboratoire souterrain de Modane, à laquelle participent le CEA-Irfu et le CEA-Iramis, fixe une nouvelle limite de non détection à une hypothétique désintégration, « double bêta sans neutrino 0νββ », jamais observée. Si elle se produisait, cette détection prouverait que les neutrinos sont leurs propres antiparticules et expliquerait la prédominance de la matière sur l’antimatière dans l’Univers.
Agrégeant huit années d’exploitation de l’observatoire spatial de la NASA Fermi, le quatrième catalogue recense plus de 5000 sources gamma (autour du GeV) dont 28 % restent inconnues. Accessible en ligne, il fournira des cibles de choix au futur réseau de télescopes Cherenkov CTA qui détectera au sol des rayons gamma encore plus énergétiques (TeV).
La construction du détecteur destiné au futur trajectographe de muons de l’expérience Alice, au Cern, s’achève avec une contribution importante du CEA-Irfu. Cet instrument de haute précision permettra d’analyser les collisions de protons ou de noyaux de plomb du LHC avec une résolution spatiale accrue afin d’étudier un état exotique de la matière appelé plasma de quarks et de gluons.
En s’appuyant sur les données recueillies au LHC entre 2016 et 2018, un groupe de la collaboration Atlas coordonné par l’Irfu a mis en évidence pour la première fois la production simultanée de quatre quarks top à partir de collisions de protons. Ce phénomène spectaculaire – qui produit un état final de masse inégalée – permettra bientôt de tester des modèles de « nouvelle physique ».
L’Irfu et ses partenaires ont développé une « chambre à fission » compacte qui permet d’étudier la capture de neutrons par l’uranium 233 dans l’installation Neutron Time-of-Flight Facility (n_TOF) au Cern. Ces mesures sont intéressantes pour évaluer les performances de réacteurs innovants utilisant le cycle thorium-uranium.
Une collaboration internationale impliquant des physiciens de l’Irfu démontre la faisabilité d’un polarimètre haute énergie à partir de l’instrument mis au point à Saturne, à Saclay, puis transféré à Dubna (Russie). Ces études sont essentielles pour des expériences à venir sur l’interaction forte, à Jefferson Laboratory (États-Unis).
Après avoir triplé le volume de détection, la collaboration Double Chooz conduite par le CEA-Irfu et le CNRS dévoile une valeur très précise du paramètre caractérisant les transformations (ou « oscillations ») des neutrinos produits par le réacteur nucléaire de Chooz. Une donnée précieuse pour l’étude de l’asymétrie entre matière et antimatière…
Le 18 mai 2020, l’Observatoire austral européen (ESO) a clôturé la revue de conception préliminaire du spectrographe imageur METIS pour le télescope géant en construction au Chili. À cet important jalon auquel a participé l’Irfu succède la conception détaillée qui devrait s’achever en 2022, donnant le départ de la construction de l’instrument. En ligne de mire de METIS avec une résolution inégalée : les exoplanètes et le cycle de vie des étoiles !
Avec une contribution majeure du CEA-Irfu, la collaboration CMS a observé au LHC (Cern) un processus rare de production du boson de Higgs – en association avec une paire de quarks top et antitop – suivie de la désintégration du boson de Higgs en deux photons. C’est la première fois que les propriétés du « couplage » du boson de Higgs avec des fermions (top et antitop) sont étudiées et le modèle standard de la physique des particules « résiste » toujours.
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Acteur majeur de la recherche, du développement et de l'innovation, le CEA intervient dans quatre grands domaines : énergies bas carbone, défense et sécurité, technologies pour l’information et technologies pour la santé.