Détection de neutrinos auprès du réacteur BR2 : analyse des premières données de l'expérience SoLid

Neutrino detection close to BR2 reactor : analysis of SoLid experiment first data

• Auteur / Autrice : Valentin Pestel
• Direction : Dominique Durand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 23/10/2019
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (1947-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Paschal Coyle
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Dominique Durand, Dominique Duchesneau, Davide Franco, Guillaume Mention, Christine Marquet, Benoît Guillon, Antonin Vacheret
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Dominique Duchesneau, Davide Franco

Mots clés

Mots clés contrôlés

Particules (physique)

Étalonnage

Bruit

Oscillations des neutrinos

Antineutrinos

Mots clés libres

Neutrino stérile

Anomalie réacteur

Courte distance

Reconstruction des donnée

Calibration

SoLid

Sterile neutrino

Reactor anomaly

Neutrino oscillation

Short baseline

Calibration

Data reconstruction,

Background

Résumé

L'expérience SoLid (Search for Oscillations with a Lithium-6 detector) mesure le flux d'anti-neutrino à proximité d'un réacteur de recherche (BR2, SCK-CEN, Belgique). Le premier objectif est de sonder l'anomalie "réacteur" et de tester l'hypothèse de l'existence de neutrino(s) stérile(s) "léger(s)" (Delta m2~1eV2). En second lieu, la mesure du spectre en énergie des neutrinos induit par la fission de l'uranium 235 offrira de nouvelles contraintes. Le détecteur d'une masse de 1,6 tonne, segmenté en 12800 cubes de détection de 5x5x5 cm3, repose sur une nouvelle technologie basée sur l'utilisation de deux scintillateurs (PVT et ZnS) luent par des MPPCs.Après une mise en contexte de l'expérience et une description détaillée du détecteur, ce manuscrit décrit la procédure mise en place pour caractériser ce dernier lors de sa construction. La reconstruction des données et l'identification des interactions seront ensuite présentées. La partie suivante décrit les procédures de calibration du détecteur, se focalisant tout particulièrement sur l'évaluation de l'efficacité de détection neutron. Enfin sera décrit une première analyse permettant de valider la compréhension du bruit de fond et d'extraire le signal anti-neutrino.

SoLid (Search for Oscillations with a Lithium-6 detector) is a very short baseline (≺10 m) "reactor anti-neutrino" experiment which takes data at the BR2 nuclear reactor (SCK-CEN, Belgium). The first goal is to probe the "reactor" anomaly and to test the hypothesis of the existence of "light" sterile neutrino(s) (Delta m2 ~ 1eV2). Secondarily, the measurement of the neutrino energy spectrum induced by the fission of 235U will provide new constraints. The 1.6 ton detector, segmented into 12800 detection cells of 5x5x5 cm3, is based on a new technology using two scintillators (PVT and ZnS) read by MPPCs. After contextualizing the experiment and describing the detector, this manuscript describes the procedure to characterize the detector during its construction.Than, data reconstruction and events identification will be presented. The following part describes the calibration procedures, focusing on the evaluation of neutron detection efficiency. Finally, a first analysis will validate the understanding of backgrounds and will extract the anti-neutrino signal.