Étude des interactions des neutrinos atmosphériques dans le détecteur Fréjus

Analysis of atmospheric neutrino interactions in the Frejus detector

• Auteur / Autrice : Guy Deuzet
• Direction : Claude Longuemare
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance en 1987
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)
• Jury : Président / Présidente : Michel Davier
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Michel Davier, Claude Longuemare, Jean-Noël Capdevielle, Christian Baglin, Bernard Degrange

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calorimètres électromagnétiques

Neutrinos

Mots clés libres

Détecteur du Fréjus

Détection de particules

Résumé

Cette thèse se divise en trois parties: la première décrit le détecteur du Fréjus et ses principales caractéristiques: c'est le plus gros calorimètre électronique utilise dans une expérience de désintégration du nucléon, sa masse est de 910 tonnes et son volume 6 x 6 x 12m**(3). On trouvera aussi dans cette partie les principes des méthodes retenues pour la mesure de la direction et de l'énergie des leptons. La deuxième partie traite des différentes étapes du Monte-Carlo élabore à Orsay: 1) caractéristiques du flux des neutrinos atmosphériques accessibles à l'expérience, 2) sections efficaces d'interaction des neutrinos dans la gamme. 2 à 20 gev. , 3) génération et simulation des interactions dans le détecteur. La troisième partie comprend l'analyse de la statistique expérimentale et la comparaison avec les prédictions du Monte-Carlo. A la sensibilité de 0,7 ktonne-an, 84 évènements ont été recueillis. On constate l'accord de la prédiction et de l'expérience en ce qui concerne les spectres en énergie, l'efficacité de confinement, le nombre de branches au vertex primaire et le rapport du nombre d'évènements courants charges électroniques et muoniques. Ces résultats confirment la bonne connaissance du flux des neutrinos atmosphériques fournie par les calculs de somulation des gerbes cosmiques

The detectors built to determine the lifetime of the nucleon are also suitable for studying the interactions of atmospheric neutrinos. The analysis of such interactions in the Frejus detector is divided into three parts. The first of these describes the detector and its principal characteristics. It is the biggest electronic calorimeter employed in a nucleon decay experiment; its mass is of 910 t and its volume 6 x 6 x 12 m³. Part one also describes the principles of the methods chosen for the measurement of the direction and energy of the leptons. The second part treats the different steps in the elaboration of the Orsay Monte-Carlo calculation program: characteristics of the atmospheric neutrino flux (indicating those which are accessible to our experiment), calculation of the neutrino cross sections in the range 0,2-20 GeV, and principles of the generation and simulation of neutrino interactions in the detector. The third part is composed of the analysis of the experimental data and the comparison with the Monte-Carlo predictions. During a running period corresponding to a sensitivity of 0. 7 kt. Year, 84 events were observed. The experimental data are seen to be in agreement with the calculations for the energy spectra, the confinement efficiency, the number of tranches at the primary vertex and the muon-electron ratio for charged-current events. These results confirm the validity of atmospheric neutrino flux calculations obtained through cosmic ray shower simulations.