Vers la Détection des Neutrinos issus de l’Explosion des Supernovae à Effondrement de Coeur avec les système PMT 3 pouces du détecteur JUNO

Towards the Detection of Core-Collapse Supernovae Burst Neutrinos with the 3-inch PMT System of the JUNO Detector

• Auteur / Autrice : Victor Lebrin
• Direction : Mariangela Settimo, Frédéric Yermia
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 05/09/2022
• Etablissement(s) : Nantes Université
• 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 : Pol-Bernard Gossiaux
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Barbara Erazmus, Jacob Lamblin, François Montanet
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Christine Marquet, Juan-Pedro Ochoa-Ricoux

Mots clés

Mots clés contrôlés

Particules (physique)

Photomultiplicateurs

Neutrinos

Supernovae

Mots clés libres

SNEC

JUNO

CCSN

JUNO

Résumé

Les supernovae à effondrement de coeur (SNEC) sont des explosions gigantesques qui se produisent à la fin de la vie d’une étoile massive. Il y a trente-cinq ans, pour la première fois, deux douzaines de neutrinos provenant d’une SNEC (SN1987A) ont été détectés, marquant le début d’une nouvelle air dans l’études des SNEC. JUNO est un détecteur à liquide scintillant (LS) actuellement en construction en Chine. Deux systèmes de tubes photomultiplicateurs (PMT), le premier constitué de #18,000 PMT de 20 pouces et le second constitué de #26,000 PMT de 3 pouces, collecteront la lumière produite par les interactions des neutrinos avec le LS. Les objectives primaires de JUNO sont de déterminer l’ordre des masses des neutrinos et de mesurer précisément trois paramètres d’oscillation. Grâce à son immense volume de détection, JUNO devrait également détecter une salve de quelques centaines à quelques milliers de neutrinos provenant de la prochaine SNEC galactique. Cette thèse se concentre sur divers aspects de la détection des neutrinos des SNEC avec le système PMT 3 pouces de JUNO. Basé sur des données de simulation, les performances de lecture du système sont évaluées, les algorithmes de reconstruction de la position et de l’énergie des évènements dévelopés ainsi qu’une analyse pour la reconstruction des spèctres en énergie sont présentés.

Core-Collapse Supernovae (CCSN) are gigantic explosions that occur when a massive star comes to death. Thirty-five years ago, for the first time, two dozens of neutrinos from a CCSN (SN1987A) were detected, marking the beginning of a new era in the study of CCSN. JUNO is a 20 kton liquid scintillator (LS) detector currently under construction in China. Two photomultiplier tube (PMT) systems, the first one made of #18,000 20-inch PMTs and the second one made of #26,000 3-inch PMTs, will collect the light produced by the neutrino interactions in the LS. JUNO primary objectives are to determine the neutrino mass ordering and to precisely measure three oscillation parameters. Thanks to its huge detection volume, JUNO is also expected to detect a burst of a few hundreds to a few thousands of neutrinos from the next galactic CCSN. The present thesis focuses on various aspects of the detection of CCSN neutrino using the 3-inch PMT system of JUNO. Based on simulation data, the rate capabilities of the system are assessed, the events vertex and energy reconstruction algorithms developed as well as an analysis for energy spectra reconstruction are presented.