Paris, 19 juin 2014

NEMO resserre l'étau sur la masse du neutrino
Bilan très positif pour l'expérience NEMO (Neutrino Ettore Majorana Observatory), dont l'objectif était de mieux comprendre la nature des neutrinos, et de mesurer leur masse. Ce détecteur installé dans le Laboratoire souterrain de Modane (CNRS/CEA), au milieu du tunnel de Fréjus, est le fruit d'une vaste collaboration internationale impliquant 7 laboratoires rattachés au CNRS1. Il a fonctionné entre 2003 et 2011. L'observation, pour 7 isotopes différents, d'un événement radioactif extrêmement rare, la double désintégration bêta dite « permise », a fourni des données permettant une meilleure connaissance de la structure du noyau atomique. Par ailleurs, les études sur la recherche de la double désintégration bêta dite « interdite », ont permis d'établir un intervalle (0,3- 0,9 eV), au-dessous duquel doit se situer la masse du neutrino. Ces mesures, qui viennent d'être publiées dans la revue Physical Review D, permettront d'améliorer les connaissances sur la physique du neutrino et les modèles cosmologiques. La technologie choisie pour NEMO ouvre la voie au détecteur SuperNEMO qui sera 100 fois plus sensible et permettra peut-être de détecter la double désintégration béta dite « interdite », ce qui inaugurerait une nouvelle ère pour la physique.
Le but du détecteur NEMO était d'observer un phénomène radioactif extrêmement rare, la double désintégration béta, qui ne se produit que pour quelques isotopes dont la durée de vie est jusqu'à 100 milliards de fois plus longue que l'âge de l'Univers. La double désintégration bêta « permise » consiste en la transmutation simultanée de deux neutrons en deux protons, avec émission de deux électrons et de deux neutrinos. Au cours de ses 8 années d'activité, NEMO a observé un million de ces événements pour 7 isotopes différents, permettant une meilleure connaissance de la structure du noyau nucléaire.
Certaines théories prévoient l'existence d'une double désintégration sans émission de neutrinos. Cette désintégration est dite « interdite » car elle viole le modèle standard sur lequel se base toute la physique des particules. Si celle-ci existe effectivement, cela signifierait que le neutrino est une particule dite de Majorana : une particule qui est à la fois sa propre antiparticule. D'après les cosmologistes, ceci pourrait expliquer pourquoi, aux premiers temps de l'Univers, la matière a été créée et pourquoi elle a pris le pas sur l'antimatière. NEMO n'a pas pu observer de double désintégration sans émission de neutrinos. En revanche, les données recueillies ont permis d'établir que la masse du neutrino doit être inférieure à une valeur comprise entre 0,3 et 0,9 eV, selon le modèle nucléaire considéré. Elles ont en outre permis de mettre les meilleures limites mondiales sur certains modes de désintégration double bêta sans émission de neutrinos, notamment celui mettant en jeu des particules supersymétriques.
Le défi principal de l'expérience NEMO était de détecter un signal extrêmement rare, la double désintégration bêta, normalement masqué par le rayonnement parasite et la radioactivité naturelle. Pour se protéger de ce bruit de fond, le détecteur NEMO-3 a dû être installé sous près de 2 000 m de roche, dans le tunnel de Fréjus, et construit avec des matériaux de très bas niveau de radioactivité. Au total, la radioactivité de la partie interne du détecteur NEMO est 10 millions de fois plus faible que la radioactivité naturelle.
Autre caractéristique qui a fait de NEMO un instrument unique : sa capacité à identifier les particules émises lors d'une double désintégration bêta, tout en mesurant leur énergie à l'aide de calorimètres. La qualité des données obtenues avec ces choix technologiques, ouvrent la voie à SuperNEMO, un détecteur qui sera 100 fois plus sensible et qui pourra peut-être observer la double désintégration bêta sans émission de neutrinos. Les scientifiques espèrent, avec ce futur instrument dont l'entrée en fonction est prévue pour 2018, inaugurer une nouvelle physique, au-delà du Modèle Standard.

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QU'EST-CE QU'UNE ÉTOILE ?

"Depuis l'aube des temps les hommes regardent le ciel et étudient le mouvement de ces points brillants que sont les étoiles sur la "" sphère céleste "" : ils les ont regroupées en constellations et ils ont projeté vers elles leurs mythes terrestres. Ce n'est qu'au cours du XXe siècle cependant que la structure, la composition et l'évolution des étoiles ont pu être intimement dévoilées et comprises. Il fallait auparavant découvrir l'énergie nucléaire, qui les nourrit et leur permet de survivre pendant des milliards d'années, ainsi que tous les outils de la physique contemporaine. L'avènement des premiers ordinateurs était nécessaire pour permettre la résolution des équations qui gouvernent leur structure interne. Au delà de leur intimité, les étoiles nous ont révélé leur importance fondamentale dans l'Univers : moteurs de l'évolution du monde, nous leur devons la formation de presque tous les éléments qui composent la matière qui nous entourent et dont nous-mêmes sommes constitués. En cette fin de siècle, la connaissance de ces fascinants objets célestes atteint une apothéose, grâce à la découverte et à l'étude de leur vibrations : une nouvelle science est née, appelée "" heliosismologie "" pour le Soleil et "" astérosismologie "" pour les autres étoiles. Le XXIe siècle s'annonce prometteur dans cette nouvelle approche de nos origines ! "

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VOYAGE DANS LE NANOMONDE DES AIMANTS VERS UNE SPINTRONIQUE MOLÉCULAIRE - WOLFGANG WERNSDORFER

Une conférence du cycle "le magnétisme aujourd’hui : du pigeon voyageur à la spintronique"
Voyage dans le nanomonde des aimants vers une spintronique moléculaire
Wolfgang Wernsdorfer
Directeur de recherche CNRS, Institut Néel,CNRS Grenoble
L’électronique moléculaire et l’électronique de spin (ou spintronique) sont deux domaines majeurs des nanosciences. Le premier domaine utilise depuis plusieurs années des molécules afin de réaliser des dispositifs à molécule unique pour des applications potentielles en électronique. Le second, en introduisant les effets liés au spin dans les propriétés de transport électronique, a généré les effets géants de magnéto-résistance qui sont à l’origine d’une révolution en électronique.
La conférence montre comment le rapprochement des deux domaines peut émerger une "Spintronique Moléculaire" développant de nouveaux dispositifs qui manipuleront le spin et la charge d’une molécule-aimant unique [1] (Fig.1). L’expertise acquise par les chimistes pour moduler et contrôler les propriétés de ces molécules (spin, anisotropie, potentiel rédox, transitions induites par la lumière ou par le champ électrique…) permet de concevoir des dispositifs à propriétés modulables et à fonctionnalités nouvelles. On montrera les avantages de l’utilisation des systèmes moléculaires dans ce domaine 
La conférence présente un domaine émergent, peu exploré à ce jour. Les objectifs principaux relèvent essentiellement de la recherche fondamentale, mais des applications en électronique et information quantique sont envisageables à moyen terme, comme le démontrent les premiers résultats du nouveau groupe créé au sein de l’Institut Néel dans ce nouveau domaine [2,3].

Fig. 1 : Schéma d'un dispositif de spintronique moléculaire. Une molécule magnétique est attachée au "canal" formé d'un nanotube de carbone suspendu et connecté aux électrodes de Pd. Le substrat de silicium dopé constitue une "grille" à potentiel ajustable.
[1] L. Bogani & W. Wernsdorfer. Molecular spintronics using single-molecule magnets. Nature Mat. 7, 179 (2008).
[2] Cleuziou, J.-P., Wernsdorfer, W., Bouchiat, V., Ondarçuhu, T. & Monthioux, M. 
Carbon nanotube superconducting quantum interference device. Nature Nanotech. 1, 53-59 (2006).
[3] N. Roch, S. Florens, V. Bouchiat, W. Wernsdorfer & F. Balestro, 
Quantum phase transition in a single-molecule quantum dot. Nature 453, 633 (2008).

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MÉMOIRE INFORMATIQUE ET STOCKAGE

L'information constitue maintenant un patrimoine vivant des entreprises, facteur essentiel de compétitivité. Cette information, en pleine explosion, n'est utile que dans la mesure où nous disposons de solutions efficaces pour la conserver, la protéger, l'atteindre et la manipuler. C'est là tout le défi posé au stockage de données. Dès maintenant, les avancées technologiques notamment dans le domaine de l'enregistrement magnétique et l'évolution des architectures de stockage apportent des éléments de réponse. Mais c'est avec l'avènement du stockage en réseau et en particulier grâce au concept de SAN (Storage Area Network), que le stockage de données s'affirme de plus en plus comme une composante à part entière de l'informatique, capable de relever le défi qui lui est posé pour les toutes prochaines années. Cependant, le défi est permanent, l'ère de l'information sera de plus en plus exigeante et il faudra certainement l'avènement de nouvelles technologies d'enregistrement telles que le stockage holographique pour répondre pleinement aux besoins de la présente décennie.

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