Recherche d'émission de GRB neutrino conformément au modèle photosphérique avec le télescope ANTARES

Search for GRB neutrino emission according to the photospheric model with the ANTARES telescope

• Auteur / Autrice : Matteo Sanguineti
• Direction : Antoine Kouchner, Marco Anghinolfi
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique de l'univers
• Date : Soutenance en 2016
• Etablissement(s) : Sorbonne Paris Cité en cotutelle avec Università degli studi (Gênes, Italie)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Autre partenaire : Université Paris Diderot - Paris 7 (1970-2019) - Università degli studi. Dipartimento di Fisica (Gênes, Italie)

Mots clés

Mots clés contrôlés

Télescope à neutrinos ANTARES

Sursauts gamma

Astrophysique des neutrinos

Mots clés libres

Gamma-Ray burst

Modèle photosphérique

Résumé

L'éventuelle découverte d'une émission de neutrinos en coïncidence avec un sursaut gamma donnerait des informations importantes sur les mécanismes impliqués par les modèles les plus prometteurs. L'un des plus récents et reconnus est le modèle photosphérique. Ce modèle est très prometteur car il peut expliquer certaines mesures de sursauts gamma aux propriétés non prédites par les modèles précédents. Il prédit l'émission de neutrinos détectables à plus basse énergie que les modèles précédents. Dans ce travail de thèse une méthode innovante a été proposée et des outils informatiques dédiés à cette méthode ont été développés afin d'améliorer la sensibilité du détecteur ANTARES dans la gamme en énergie prédite par le modèle photosphérique. De plus et pour la première fois, les données non filtrées, prises en coïncidence avec des sursauts gamma, ont été utilisées. Le déclencheur directionnel et l'algorithme de reconstruction dédié aux basses énergies développés dans le cadre de ce travail ont amélioré la sensibilité du détecteur ANTARES d'un facteur 2 (entre 100 GeV et 1 TeV), ce qui a démontré leur efficacité. Cette analyse a été appliquée a la recherche d'émission de neutrinos durant les sursauts gamma GRB130427A et GRB130505A. Aucune émission de neutrino n'a été détectée, mais une limite supérieure sur le flux de neutrinos a pu être établie dans la région d'intérêt en énergie des modèles étudiés.

The possible evidence of neutrino emission in correspondence of a Gamma ray burst (GRB) would gave important informations on the production mechanisms and on the most promising emission models. Among these, one of the most recent and widely discussed is the so-called photospheric model. It can explain some measured features of the gamma ray bursts that are not described by the previous models. The photospheric model predicts a sensible neutrino emission in an energetic range a couple of order of magnitude lower with respect to the classical models. In this thesis a completely innovative method of research has been proposed and dedicated tools have been developed to enhance the ANTARES detector sensitivity in the energetic range predicted by the photospheric model. To this extent, for the first time, the unflitered data registered in ANTARES in correspondence of a gamma ray burst has been used. In addition a dedicated directional trigger and a special reconstruction algorithm optimized at low energies were found very effective. As a result, this analysis has enhanced the sensitivity of the dectector up to a factor 2 for neutino energies between 100 GeV and 1 TeV. This analysis was applied to the search of a possible neutrino emission in correspondance of the GRB130427A and GRB130505A events. No evidence for neutrino emission was found. However an upper limit on the neutrino flux from these GRBs in the energetic range which fats the predictions of the most recent emission models was determined