Recherche de disparition d'antineutrinos avec le SoLi∂ détecteur : nouvelle reconstruction, étalonnage et sélection

Search for antineutrino disappearance with the SoLi∂ detector : novel reconstruction, calibration and selection

• Auteur / Autrice : Mykhailo Yeresko
• Direction : Stéphane Monteil, Hervé Chanal
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des Particules
• Date : Soutenance le 19/12/2022
• Etablissement(s) : Université Clermont Auvergne (2021-...)
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences fondamentales (Clermont-Ferrand)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique de Clermont
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Sergey Barsuk, Claudio Giganti, Ana M. Teixeira
• Jury : Rapporteur / Rapporteuse : Dirk Ryckbosch, Yoshi Uchida

Mots clés

Mots clés contrôlés

Antineutrinos

Mots clés libres

Neutrino

Détecteur SoLi∂

AAR

Stérile

Reconstruction

ML-EM

Calibration

Muons horizontaux

Sélection topologique

Neutrino

SoLi∂ detector

RAA

Sterile

Reconstruction

ML-EM

Calibration

Horizontal muons

Topological selection

Résumé

Cette thèse présente la recherche d'oscillations d'antineutrinos actifs vers des antineutrinos stériles avec le détecteur SoLi∂. Ce détecteur promeut un concept innovant basé sur un sandwich de plastiques scintillant formé de polyvinyle-toluène composite et de scintillateurs 6LiF:ZnS(Ag). Trois contributions principales à cette recherche sont rapportées dans ce document. La première concerne une nouvelle méthode de reconstruction basée sur l'algorithme ML-EM. Elle vise à transformer la réponse brute du détecteur en une liste de positions (avec des énergies dédiées) où l'interaction physique réelle dans le détecteur a eu lieu. La seconde concerne l'étalonnage en énergie du détecteur. Elle comprend à la fois l'étalonnage relatif au moyen de muons cosmiques horizontaux et l'exploration de plusieurs options pour la détermination de l'échelle d'énergie absolue. Enfin, la thèse présente une nouvelle méthode de sélection des candidats antineutrinos basée sur l'analyse de la partie électromagnétique du signal de désintégration bêta inverse et leur classement en fonction de la géométrie des événements dans le détecteur (topologies). L'analyse a été développée en aveugle et la méthode a été validée avec une petite fraction de l'échantillon de données.

This thesis presents the search for active-to-sterile antineutrino oscillations with the SoLi∂ detector, which has an innovative concept based on a sandwich of composite polyvinyl-toluene and 6LiF:ZnS(Ag) scintillators. Three main contributions to this search are reported. The first one describes the new reconstruction method based on the ML-EM algorithm. It is aimed at transformation of the raw detector response to the list of positions (with dedicated energies) where actual physics interaction in the detector took place. The second one describes the energy calibration of the detector. It includes both relative calibration with the cosmic horizontal muons and exploration of several options for the absolute energy scale derivation. Finally, the thesis presents a novel method for selecting antineutrino candidates based on the analysis of the electromagnetic part of the inverse beta decay signal and categorising them according to the geometry of the events in the detector (topologies). The analysis was developed blindly and the method was validated with a small fraction of the data sample.