De l'effet des interactions nucléaires dans les réactions de neutrinos sur des cibles d'oxygène et de son rôle dans l'anomalie des neutrinos atmosphériques

• Auteur / Autrice : Jacques-Emmanuel Marteau
• Direction : Jean Delorme
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Sciences. Physique
• Date : Soutenance en 1998
• Etablissement(s) : Lyon 1
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Jean Delorme

Mots clés

Mots clés contrôlés

Rayonnement cosmique

Oxygène

Čerenkov, Détecteurs de

Neutrinos -- Interactions

Oscillations

Neutrinos

Résumé

Les neutrinos atmospheriques sont produits lors d'interactions de particules cosmiques sur les noyaux de l'atmosphere terrestre. La detection de ces neutrinos sur terre est effectuee pour une bonne part au moyen de grands detecteurs cerenkov a eau. Les resultats de plusieurs generations de tels detecteurs ont permis de mettre en evidence un deficit entre le nombre de neutrinos atmospheriques de type muonique detectes et les previsions theoriques. Ceci se traduit par un rapport entre les neutrinos de type muonique et les neutrinos de type electronique inferieur aux calculs theoriques (jusqu'un facteur 2) et constitue l'anomalie des neutrinos atmospheriques. Cette anomalie pourrait se rapprocher de celle que de nombreuses experiences ont relevee dans la detection des neutrinos solaires. Si tel etait le cas, des interpretations en terme d'oscillations de neutrinos sur le trajet separant leurs lieux de production et de detection se reveleraient adequates. Ces phenomenes d'oscillations supposent l'existence de neutrino(s) massif(s) et necessitent donc l'introduction de mecanismes theoriques depassant le cadre du modele standard minimal. Le but de ce travail est d'evaluer les effets de la physique nucleaire dans les interactions entre les neutrinos et les noyaux d'oxygene des detecteurs cerenkov a eau. Les produits de ces interactions, s'ils sont emis au-dessus du seuil cerenkov, sont detectes et identifies au moyen de l'anneau de lumiere cerenkov qu'ils generent. Les evenements sont ensuite classes suivant le nombre d'anneaux engendres. Il est donc indispensable de calculer les taux d'evenements neutrino-oxygene dans chaque canal de reaction exclusif. L'interpretation des resultats experimentaux est en general menee dans le canal quasi-elastique et celui de la resonance delta. Au-dela de cette approximation, il existe d'autres canaux de reactions, sans pion dans l'etat final notamment, qui viennent fausser l'analyse et qu'il faut evaluer convenablement. Pour atteindre ces differents objectifs nous utilisons le formalisme des reponses nucleaires. Nous adoptons une demarche semi-classique permettant d'inclure de maniere economique la nature correlee du milieu nucleaire par des methodes de type rpa. Les resultats que nous avons obtenus montrent que l'inclusion des correlations nucleaires modifie de maniere importante les sections efficaces et les taux d'interaction absolus neutrino-oxygene dans le canal inclusif et dans les canaux exclusifs et que le rapport des taux d'interaction /e reste peu affecte par ces effets nucleaires. L'analyse des canaux partiels a permis de plus de demontrer que le nombre d'evenements ayant un pion dans l'etat final est nettement surestime dans les simulations actuelles. En conclusion ce travail a permis de mettre en evidence l'importance de l'effet des correlations dans l'interaction neutrino-oxygene et son impact sur l'anomalie des neutrinos atmospheriques. Il depasse le cadre d'approximations couramment utilise dans ce domaine et peut en outre etre etendu a differents noyaux-cibles, tels que le fer, deja utilise dans des experiences anterieures. Ceci en fait un outil interessant et predictif pour les futures experiences de detection des neutrinos, basees sur des detecteurs utilisant differents types de cibles.