Un groupe de chercheurs travaillant avec les données du détecteur Borexino des Laboratori Nazionali del Gran Sasso en Italie, a montré qu’il est possible de mesurer les neutrinos solaires avec une sensibilité à la fois directionnelle et énergétique. Deux équipes au sein du groupe ont rédigé des articles décrivant le travail du groupe – l’une d’elles a publié son travail dans Examen physique D, l’autre dans Lettres d’examen physique.
Le détecteur Borexino a été proposé pour la première fois en 1986 et sa structure a été achevée en 2004. En mai 2007, il a commencé à fournir des données aux chercheurs. Son but a été de mesurer les flux de neutrinos dans les chaînes proton-proton. Le détecteur, en cours de démantèlement, a été réalisé avec 280 tonnes de scintillateur liquide radio-pur protégé par une couche d’eau. Les détections ont été faites sous forme de neutrinos solaires dispersés par des électrons dans le scintillateur – la lumière émise a été captée par des capteurs bordant le réservoir.
Pendant la majeure partie de son existence, les données du détecteur Borexino ont été une excellente source de données de sensibilité à haute résolution jusqu’à des seuils d’énergie faibles, mais elles offraient peu de trajectoires directionnelles. Dans ce nouvel effort, les chercheurs ont trouvé un moyen d’utiliser les données du détecteur avec les données d’un autre détecteur pour fournir des informations sur la trajectoire.
L’autre détecteur était le détecteur Super Kamiokande au Japon – il était capable de mesurer le rayonnement Cherenkov émis lorsque les électrons voyageaient dans son réservoir d’eau géant, fournissant leur trajectoire. Les chercheurs de Borexino ont réanalysé des données antérieures dans leur installation en les corrélant avec les photons Cherenkov avec des positions connues du soleil ; ce faisant, ils ont pu trouver des pics dans les données qu’ils représentaient. Ils ont ensuite utilisé ces pics pour créer des simulations informatiques qui leur ont permis de séparer les événements de neutrinos solaires du bruit de fond et ont découvert qu’ils étaient capables d’identifier des événements réels, ce qui suggérait très fortement qu’ils avaient détecté des photons Cherenkov, ce qui leur a donné des informations directionnelles sur les neutrinos. Ils suggèrent que leurs travaux devraient fournir de nouvelles façons d’étudier le cycle carbone-azote-oxygène du soleil et également améliorer les résultats des recherches sur les processus nucléaires rares.
M. Agostini et al, Directionnalité corrélée et intégrée pour les neutrinos solaires sub-MeV à Borexino, Examen physique D (2022). DOI : 10.1103/PhysRevD.105.052002
M. Agostini et al, Première mesure directionnelle des neutrinos solaires sub-MeV avec Borexino, Lettres d’examen physique (2022). DOI : 10.1103/PhysRevLett.128.091803
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