Identification des particules dans les TPC de l'expérience T2K et études de la composante des neutrinos électroniques dans le faisceau de T2K

Particule Identification in the T2K TPCs and study of the electron neutrino component in the T2K neutrino beam

• Auteur / Autrice : Claudio Giganti
• Direction : Marco Zito
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique. Physique des particules
• Date : Soutenance en 2010
• Etablissement(s) : Paris 11
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Paris-Sud. Faculté des sciences d'Orsay (Essonne)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Faisceaux de particules

Chambres à projection temporelle (physique)

Neutrinos

Mots clés libres

T2k

Tpc

Identification de particules

Apparition du neutrino électronique

Résumé

Cette thèse est consacrée à la mesure de l'apparition du neutrino électronique avec l'expérience T2K. T2K est une expérience pour la mesure des oscillations de neutrinos installée au Japon. Le faisceau de neutrinos est produit par un accélérateur à JPARC et les neutrinos sont observés avant l'oscillation dans un détecteur proche, ND280, et après l'oscillation dans un détecteur lointain, SuperKamiokande. L'objectif de cette thèse est la mesure, avec le détecteur proche, de la composante intrinsèque de neutrinos électroniques dans le faisceau. Les TPC constituent le détecteur principal utilisé pour cette mesure. La première partie de la thèse décrit la méthode utilisée pour l'identification des particules (PID) : la méthode est basée sur la mesure de la moyenne tronquée de la charge déposée par les particules traversant le milieu gazeux. Les capacités de PID des TPC ont été testées avec des données en faisceau prises à TRIUMF avec un faisceau composé d'électrons, muons et pions ayant une impulsion jusqu'à 400 MeV. L'analyse de ces données confirme que la résolution sur l'énergie déposée dans la TPC est de l'ordre de 7%. Avec les premières données de l'expérience T2K une première mesure de la composante de neutrinos électroniques a été faite. Pour effectuer l'analyse, interactions de neutrinos dans ND280 ont été sélectionnées : cet échantillon est principalement composé par des interactions de neutrinos muoniques car les neutrinos électroniques sont de l'ordre de 1 % du nombre total de neutrinos dans le faisceau. La sélection avec le PID des neutrinos électroniques et muoniques, a permis une première mesure de la composante des neutrinos électroniques dans le faisceau de T2K.

This thesis is devoted to the measurement of the electron neutrino appearance with the T2K experiment. T2K is a long baseline neutrino oscillation experiment that is taking data in Japan. The neutrino beam is produced by an accelerator in JPARC and neutrinos are observed in a Near Detector, ND280, before the oscillation and in the far detector, SuperKamiokande, after the oscillation. The aim of this thesis is the measurement of the intrinsic electron neutrino component of the beam with the Near Detector. The main detector used in this measurement is the ND280 TPC. The first part of the thesis describes the method developed for the particle identification in the TPCs: the PID method is based on the measurement of the truncated mean of the charge deposited by the particles crossing the gas. The PID capabilities of the TPCs have been tested analyzing the beam test data: these data have been taken at TRIUMF where we had a beam composed by electrons, muons and pions with momenta up to 400 MeV/c: the analysis of these data confirmed that the resolution on the deposited energy in the TPCs was of the order of 7%. When the first data of the T2K experiment were available, a first measurement of the electron neutrino component in the near detector has been done. To perform the analysis, a sample of neutrino interactions in ND280 was selected: this sample was mainly composed by muon neutrino interactions as the electron neutrino is expected to be 1 % of the total number of neutrinos in the beam. The selection of both, electron and muon neutrinos, allowed a first measurement of the electron neutrino component in the T2K beam.