Analyse des données de l'expérience SoLiD : mesure du spectre antineutrino à BR2 et recherche d'oscillations vers un neutrino stérile

Analysis of SοLiD experiment data : measurement of the antineutrinο spectrum at ΒR2 and research for οscillatiοns to a sterile neutrinο

• Auteur / Autrice : Savitri Gallego
• Direction : Dominique Durand
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 14/11/2022
• 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 : établissement de préparation : Université de Caen Normandie (1971-....) - Université de Caen Normandie (1971-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (1947-....)
• Jury : Président / Présidente : Nadine Redon
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Nadine Redon, Thierry Pradier, Pablo Del Amo Sanchez, Gregory Lehaut, Stéphane Monteil
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Nadine Redon, Thierry Pradier

Mots clés

Mots clés contrôlés

Statistique bayésienne

Monte-Carlo, Méthode de

Markov, Processus de

Neutrinos

Mots clés libres

Neutrino stérile

Anomalie réacteur

SoLid

Méthode bayésienne

MCMC

Sterile neutrino

Reactor antineutrino anomaly

SoLid

Bayesian method

Markov Chain Monte Carlo

Oscillation analysis

Résumé

L'expérience SoLid (Search for Oscillations with a Lithium-6 detector) a pour but de mesurer 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 et permettra de sonder l'anomalie "gallium". 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 des motivations physique qui ont poussées à la recherche d'une nouvelle saveur de neutrino et une description détaillée du détecteur, ce manuscrit décrit la qualité des données de la phase 1 de SoLid correspondant à 287 jours de réacteur ON. Les sélections de différents bruit de fond afin de caractériser la réponse du détecteur seront ensuite présentées. La partie suivante décrit les méthodes statistiques utilisées pour contraindre l'espace des paramètres d'oscillation vers un neutrino stérile dans le cadre d'expérience à très courte distance. Enfin, la dernière partie présente une première analyse préliminaire d'oscillation à partir des données de la phase 1 en utilisant une méthode bayésienne.

The SoLid experiment (Search for Oscillations with a Lithium-6 detector) aims to measure the anti-neutrino flux near a research reactor (BR2, SCK-CEN, Belgium). The first objective is to probe the "reactor" anomaly and to test the hypothesis of the existence of "light" sterile neutrino(s) (Delta m2~1eV2). Secondly, the measurement of the energy spectrum of neutrinos induced by the fission of uranium 235 will offer new constraints and will allow to probe the "gallium" anomaly. The 1.6 ton detector, segmented into 12800 detection cubes of 5x5x5 cm3, is based on a new technology using two scintillators (PVT and ZnS) read by MPPCs. After a contextualization of the physical motivations that led to the search for a new neutrino flavor and a detailed description of the detector, this manuscript describes the data quality of the SoLid phase 1 corresponding to 287 days of reactor-ON. The selections of different backgrounds to characterize the detector response will then be presented. The next part describes the statistical methods used to constrain the parameter space of oscillation to a sterile neutrino in the framework of very short baseline experiments. Finally, the last part presents a first preliminary oscillation analysis from the phase 1 data using a Bayesian method.