Préparation de l'expérience Hyper-Kamiokande - un observatoire unique pour des événements rares dans l'Univers

Preparation of the Hyper-Kamiokande experiment - a unique observatory for rare events in the Universe

• Auteur / Autrice : Claire Dalmazzone
• Direction : Boris Popov
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Physique de l'Univers
• Date : Inscription en doctorat le 01/10/2022
• Etablissement(s) : Sorbonne université
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Sciences de la terre et de l'environnement et physique de l'univers (Paris ; 2014-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Physique Nucléaire et des Hautes Energies

Mots clés

Mots clés libres

Hyper-Kamiokande

Neutrino

Oscillation de saveur

Hyper-Kamiokande

Neutrino

Flavour oscillation

Résumé

L'expérience Hyper-Kamiokande est en construction au Japon et commencera sa prise de données en 2027. Avec un volume fiduciel environ huit fois plus grand que Super-Kamiokande et 260 kt d'eau pure, HK pourra détecter un nombre sans précédent de neutrinos produits par diverses sources - le Soleil, les supernovae, les rayons cosmiques et le faisceau produit par l'accélérateur J-PARC. Cet important volume permettra aussi d'augmenter les contraintes sur la désintégration spontanée du proton. Une partie du travail de thèse consiste à caractériser et à préparer l'installation du nouveau système de distribution et de synchronisation d'horloge qui utilisera une horloge atomique synchronisée avec l'UTC grâce au GNSS. Cela permettra une synchronisation entre les PMTs du détecteur très précise ainsi que la synchronisation avec J-PARC pour l'expérience T2K et avec d'autres détecteurs pour analyser des signaux astrophysiques en multi-messager. D'autre part, les nouvelles données prise durant l'été 2022 avec NA61/SHINE et la cible réplique de T2K seront analysées. Les résultats seront ensuite intégrés dans la simulation du faisceau de neutrinos de l'expérience T2K pour améliorer la sensibilité de HK au paramètres d'oscillation en réduisant les effets systématiques. Cela devient très important dans cette nouvelle ère de la physique des neutrinos pour les mesures de précision.

The Hyper-Kamiokande experiement is under construction in Japan and will begin data taking in 2027. With a fiducial volume approximately eight times bigger than Super-Kamiokande and 260 kt of pure water, HK will detect an unprecedented number of neutrinos coming from various sources - the Sun, the Supernovae, cosmic rays and the beam produced by the accelrator facility at J-PARC (T2K experiment). This larger volume will also increase the constraints on the spontaneous proton decay. Part of the work for this thesis is to characterize and prepare the installation of the new time distribution and clock synchronisation system that will use an atomic clock synchronized to he UTC with the GNSS. It will allow a very precise synchronization between the PMTs inside Hyper-Kamiokande as well as between HK and J-PARC for the T2K experiment and between HK and other detectors for multi-messengers analysis of atsrophysical events. Furthermore, the new data taken during summer 2022 by the NA61/SHINE experiment with a replica target of T2K have to be analyzed. The results will be integrated to the simulation of the neutrino beam produced at J-PARC to reduce systematic effects and increase the sensitivty of HK to neutrino oscillation parameters.