Thèse soutenue

Analyse de données de l'expérience XENON1T : Calibration des reculs électroniques pour des énergies comprises entre quelques keV et 3 MeV
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Auteur / Autrice : Chloé Therreau
Direction : Dominique Thers
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique Subatomique et Instrumentation Nucléaire
Date : Soutenance le 02/07/2020
Etablissement(s) : Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique Bretagne Pays de la Loire
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Matière, Molécules Matériaux et Géosciences (Le Mans)
Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Subatomique et des Technologies Associées (Nantes)
Jury : Président / Présidente : Thierry Gousset
Examinateurs / Examinatrices : Dominique Thers, Corinne Augier, Damien Neyret, Barbara Erazmus, Andrea Giuliani, Luca Scotto Lavina, Julien Masbou
Rapporteurs / Rapporteuses : Corinne Augier, Damien Neyret

Résumé

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Durant le siècle dernier, de nombreuses observations astrophysiques et cosmologiques ont montré la présence de matière noire dans l’Univers. Cette matière noire, non-lumineuse et interagissant peu avec la matière ordinaire, représente 80% de la masse de l’Univers et pourrait être composée de particules massives appelées WIMP. XENON1T est une expérience de détection directe de matière noire, utilisant une chambre à projection temporelle remplie de xénon liquide. Fonctionnant dans un environnement dit de bas bruit de fond, XENON1T fut conçu pour détecter le signal produit par la collision élastique des WIMP avec un noyau cible de xénon. Ce signal rare et de faible énergie nécessite des expériences dont la réponse est parfaitement connue et ce pour de longues périodes de prises de données. Des calibrations régulières utilisant une source interne de Kr-83m ont donc été mises en place et permettent de s’assurer de la stabilité du détecteur. Grâce son environnement de très bas bruit de fond, XENON1T permet également l’étude d’autres processus rares. En particulier, la recherche de décroissance double ß sans émission de neutrinos est une perspective possible grâce à la présence naturelle du Xe-136, un émetteur double ß-. La détection d’une telle décroissance pourrait permettre de déterminer la nature des neutrinos. Le signal recherché est un recul électronique dont l’énergie est grande par rapport à l’énergie attendue pour la recherche de matière noire. Une analyse dédiée a donc été mise en place afin de reconstruire ces évènements de hautes énergies. Cette analyse a permis d’atteindre la meilleure résolution en énergie, dans la région d’intérêt pour la recherche de décroissance double ß sans émission de neutrinos, pour des expériences utilisant du xénon liquide comme cible.