CERN AC Note (2000-03) - Description générale du Projet CNGS

2. Description du projet CNGS

Les particules produites dans la cible entrent ensuite dans un système de "cornes" magnétiques (voir Figure 7). Ce système focalise les particules positives d'une énergie moyenne de 35 GeV et défocalise les particules négatives.

Pour le projet CNGS, l'intérêt est de focaliser le mieux possible les pions et kaons, parents des neutrinos. La première corne a pour effet de trop dévier des particules d'une énergie inférieure à 35 GeV, mais aussi de ne pas dévier suffisamment celles d'une énergie supérieure à 35 GeV. Pour corriger ceci, une deuxième corne, dite réflecteur, est installée à quelque 40 mètres de la première. L'effet combiné de focalisation des deux lentilles permet d'optimiser le taux de neutrinos vers le Gran Sasso.

2.2.3 Le tunnel de désintégration

Les pions et kaons, par nature, ne sont pas des particules stables. Par exemple, tous les 300 mètres, quelque 15 % des pions de 35 GeV se désintègrent. Plus l'énergie des pions est élevée, plus la distance moyenne de désintégration est longue. Dans plus de 99 % des cas, la désintégration des pions produit un neutrino nm et un muon.

Pour éliminer toute perte de pions et de kaons par interaction avec des molécules d'air, un tunnel de désintégration sous vide est prévu dans le projet CNGS. Ce tunnel contient un tube en acier, semblable à une grosse conduite d'eau ou à un oléoduc. Le tube, d'une longueur d'un kilomètre et un diamètre de 2,45 mètres, est scellé dans la roche. Ces dimensions résultent d'un compromis entre le coût du tunnel et le taux de neutrinos présents dans le faisceau CNGS. Une simple pompe à vide permet, en une semaine, d'extraire plus de 99% de l'air de ce tube.

2.2.4 Le système d'arrêt de faisceau

Situé à la sortie du tunnel de désintégration, l'arrêt de faisceau a pour but de stopper toutes les particules non absorbées dans la cible et autres matériaux du CNGS ainsi que tous les pions et kaons qui ne se sont pas désintégrés avant d'arriver jusque là.

La quantité et l'énergie des particules à absorber étant relativement élevée, la construction de cet arrêt de faisceau (3 mètres de graphite d'abord, 15 mètres de fer ensuite) doit permettre une bonne répartition de la chaleur. De plus, un système de refroidissement à eau en circuit fermé est prévu.

Outre les neutrinos, un autre groupe de particules - les muons - est difficilement absorbé dans un arrêt de faisceau: ce sont des particules qui ne subissent pas l'intéraction nucléaire forte et ne réagissent que rarement avec les noyaux atomiques. Ces muons seront donc absorbés plus loin, dans la molasse (rocher) en aval de l'arrêt de faisceau proprement dit. Au bout d'un kilomètre, tous les muons se seront transformés en électrons et en neutrinos.

2.2.5 Les stations de détection des muons

Ces muons étant des produits "frères" des neutrinos ayant les mêmes « parents » (pions et kaons), la manière la plus pratique de contrôler la position, l'angle et l'intensité du faisceau de neutrinos est de mesurer la trajectoire des muons. Pour ceci, deux stations de détection sont prévues dans le projet CNGS: une première directement après l'arrêt du faisceau, une deuxième, séparée de la première par


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