Projet ANR-10-BLAN-0422 – FIDSUSY : Recherche de  particules  SUSY dans le halo galactique à l'aide de détecteurs Germanium FID
Programme : Sciences de l'information, de la matière et de l'ingénierie : Constituants fondamentaux de la matière, physique de la matière condensée (Blanc SIMI 4) 2010
Année de financement : 2010
Coordinateur du projet : Monsieur Gilles Gerbier (CEA ET AUX ENERGIES ALTERNATIVES)
Partenaires : Institut de Recherche sur les Lois Fondamentales de l'Univers; Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière; Laboratoire Physique Nucléaire et de Hautes Énergies
Montant : 839999.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : Les mesures les plus récentes du fond diffus cosmologique et des 
supernovae à grand redshift, interprétées dans le cadre du modèle de
« concordance », nous mettent en présence d’un univers dominé par la 
matière noire (23%) et l’« énergie noire » (70%). La nécessité d’une 
matière noire dans l’Univers n’a pas faibli depuis sa première mise en 
évidence en 1930, et l’hypothèse qu’elle soit constituée en grande 
partie de particules massives interagissant faiblement (WIMP) n’a fait 
que se renforcer. Les théories supersymétriques fournissent un candidat 
naturel pour les WIMP's, le neutralino, dans une large gamme de 
masses et de sections efficaces d'interaction. Une catégorie particulière de 
modèles (le "Focus Point"), avec des sections efficaces dans la région 
de 10-8 pb et des masses comprises entre 50 et 800 GeV, retiennent 
particulièrement l'attention. Le projet présenté a pour objectif d'explorer 
cette zone importante d'ici 2012 en construisant et mettant en oeuvre 
une série de 44 détecteurs de 800g, de performance et fiabilité 
exceptionnelles. La contribution ANR consiste en la construction 
de 40 de ces détecteurs et de leur validation. L'infrastructure 
expérimentale et sa mise au niveau pour l'exécution du présent programme
(opération au Laboratoire Souterrain de Modane, cryogénie, électronique 
et acquisition) seront fournies par la collaboration EDELWEISS 
(financement CNRS, CEA, KIT, Dubna et Université Oxford). 
Le concept de ces détecteurs est basé sur celui des bolomètres à 
double lecture chaleur et ionisation en Germanium à 
électrodes interdigitées développés par EDELWEISS en 2007-2008
--les détecteurs ID (InterDigit)-- grâce au soutien du 
programme ANR du même nom. EDELWEISS a depuis confirmé leurs excellentes
performances et leur compétitivité pour la recherche directe de WIMPs.
En combinant les facteurs de réjection gamma et beta mesurés avec les derniers 
protypes --meilleurs que 1 pour 30 000-- avec les fonds attendus dans 
l'environnement de l'installation EDELWEISS II, moins d'un événement 
est attendu pour une exposition de 3000 kg.j. Pour un seuil --obtenu-- de 
détection de 15 keV, cette exposition permet d'obtenir la sensibilité 
requise (5x10-9 pb) pour atteindre le but de physique décrit ci dessus
et devenir l'expérience la plus sensible au monde dans cette catégorie. 
Cependant, le volume fiduciel (160g) et le nombre limité de détecteurs
actuels (entre 10 et 15) demanderaient plus de 6 ans pour obtenir ce
résultat. L'innovation proposée est de fabriquer 44 détecteurs de 800g 
dont toute la surface est couverte d'électrodes interdigitées, y compris 
la surface cylindrique (FID, Full InterDigit). Avec une masse fiducielle 
d'environ 660 g, ce nombre serait suffisant pour atteindre cet
objectif en 6 mois. Cette dynamique permettra ainsi à EDELWEISS de revenir 
en tête de la chasse aux  WIMPs, position qu'elle a occupée de 2002 à 2005,
suite d'ailleurs à un autre saut important en masse de 70 à 320g. 
Cette nouvelle génération de détecteur est déjà en cours de validation 
au LSM, avec déjà la confirmation des performances de rejet de prototypes
FID de 400g, et la construction de 4 prototypes de 800g pour l'évaluation
finale des meilleures options de lecture de ces détecteurs au printemps
2010. Grâce au soutien de l'ANR pour la production de 40 détecteurs, 
EDELWEISS détiendrait dès 2011 une masse active pour la recherche
de WIMPs plus de deux fois plus grande que celle proposée par nos concurrents
américains CDMS, avec l'avantage additionnel d'un design plus simple,
moins coûteux et plus robuste. Enfin la capacité de discrimination et la 
résolution considérablement meilleure de ces détecteurs comparés à
celles de détecteurs en Xenon en font de loin la technologie la plus
fiable pour confirmer toute possible observation d'un signal de Matière Noire.