Études pour la mesure de l'angle ɵ13 avec l'expérience Double-Chooz

• Auteur / Autrice : Guillaume Pronost
• Direction : Jacques Martino
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des particules
• Date : Soutenance en 2015
• Etablissement(s) : Nantes
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matériaux, Matières, Molécules en Pays de la Loire (3MPL) (Le Mans2008-2021)
• Partenaire(s) de recherche : autre partenaire : Université de Nantes. Faculté des sciences et des techniques - Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées (Nantes) - Université Nantes-Angers-Le Mans - COMUE (2009-2015)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Oscillations

Calorimétrie

Neutrinos -- Interactions

Antineutrinos

Particules (physique)

Mots clés libres

Double Chooz

Résumé

Double Chooz (DC) est une expérience s’intéressant aux oscillations des antineutrinos électroniques produis par la centrale nucléaire de Chooz (France). L’objectif de cette expérience est de mesurer l’angle de mélange ɵ13, dont la valeur n’était pas connue jusqu’ à novembre 2011. L’expérience dispose de deux détecteurs identiques: un lointain, fonctionnant depuis avril 2011, et un proche, fonctionnant depuis décembre 2014, a 1 km et 400 m des cœurs de réacteur, respectivement. DC mesure ɵ13 en effectuant une analyse en rate+shape sur la distorsion du spectre en énergie et sur le déficit du a la disparition des neutrinos. Le détecteur proche mesure le flux de neutrino et leur spectre en énergie avant oscillations, ce qui permet de normaliser ceux mesures après oscillations par le détecteur lointain. Afin d’obtenir une mesure précise de ɵ13, DC doit avoir une erreur systématique aussi basse que possible. Cette thèse présente l’expérience Double Chooz, ainsi que son analyse et ses résultats. Une attention particulière a et e apporte a la réduction de certaines systématiques. La calibration en énergie du détecteur est détaillé, celle-ci permettant d’avoir une réponse du détecteur uniforme et stable. La réjection et la mesure du bruit de fond sont aussi exposées, particulièrement celles du bruit de fond corrélé. Une nouvelle méthode de réjection est présentée pour les bruits de fond corrélé (analyses Gd et H) et accidentel (analyse H). Enfin, une nouvelle méthode de calorimétrie est décrite, utilisant l’expérience acquise sur l’ électronique utilise, elle permet d’améliorer la reconstruction des photoélectrons dans le signal des photomultiplicateurs

Double Chooz (DC) is an experiment looking at oscillations of electron antineutrinos produced in the Chooz nuclear power plant (France). It aims to measure the ɵ13 mixing angle, which was, until November 2011, the last non-known mixing angle. The experiment consists in two identical detectors, the FAR detector, running since April 2011 and the NEAR detector, running since December 2014, respectively at 1 km and 400 m from the reactor cores. DC performs a rate+shape analysis to extract ɵ13 from the energy spectrum distortion and the deficit due to neutrino isappearance. The NEAR detector measures the neutrino flux and spectrum before oscillations, allowing to normalize the ones after oscillation measured with the FAR detector. In order to provide a precise measurement of ɵ13, DC needs to control accurately the detector response and the different backgrounds, getting associated systematics as low as possible. This thesis presents the Double Chooz experiment, as well as its analysis and its results, with a specific concern about some systematics reductions. The energy calibration of the detector is detailed; this calibration allows to ensure the mandatory uniformity and stability of the detector response. The background rejection and its measurement are also detailed, with a particular focus on the correlated background. A new rejection method is presented for the correlated background (Gd and H analysis) and for the accidental background (H analysis). Finally, a new calorimetry method is described, taking advantage of the good knowledge of the DC electronics, which improves the photoelectron reconstruction from the photomultipliers signal