Recherche d'oscillations des neutrinos atmosphériques dans l'expérience du Fréjus

par Olivier Perdereau

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Claude Longuemare.

Soutenue en 1989

à Paris 11 .


  • Résumé

    Parmi les particules élémentaires connues le neutrino a, dans le modèle standard, des propriétés tout à fait spéciales. Il est le seul fermion de masse et de charge électrique nulles : la seule interaction qui le couple avec les autres particules est l'interaction faible. Ainsi, l'étude de son comportement est un test du modèle théorique de cette intéraction, et permet également la recherche de phénomènes non standard comme les oscillations entre différents états des neutrinos. Dans une première partie, cette thèse présentera les principales caractéristiques du neutrinos du point de vue théorique. Les limites expérimentales sur les paramètres physiques (masses, angles de mélange) seront ensuite rappelées. Le détecteur du Fréjus, un calorimètre à grain fin, originellement construit pour mesurer la durée de vie du nucléon, a enregistré environ 200 intéractions de neutrinos d'origine atmosphérique, qui constituent le sujet d'étude de cette thèse. Dans le second chapitre, on décrira sommairement l'appareillage, puis les mécanismes de production des neutrinos atmosphériques. Les intéractions des neutrinos et leur simulation seront ensuite présentées. Le troisième chapitre porte sur la mesure et l'analyse des évènements. L'accord statistique entre données et simulation permet d'exclure la présence d'oscillations dans certaines hypothèses. Dans la quatrième partie les signatures dans notre expérience d'un phénomène d'oscillations seront décrites, puis recherchées dans les données, conduisant à des nouvelles limites sur les paramètres. L'étude sera conduite dans les 3 cas d'oscillations à 2 saveurs, mais l'effet d'une troisième saveur sera également pris en considération. Enfin, on comparera les résultats de cette analyse avec ceux des autres expériences souterraines comme IMB ou Kamiokande. La cinquième partie abordera des sujets plus divers, basés sur la recherche d'un signal qui se superposerait au flux de neutrinos atmosphériques, comme un flux de neutrinos de haute énergie provenant de sources astrophysiques quasi-ponctuelles ou d'un flux cosmique de particules supersymétriques.

  • Titre traduit

    Search for atmospheric neutrino oscillations in the frejus experiment


  • Résumé

    Among the known elementary particles, the neutrino has very particular properties in the Standard Model. It is the only massless and chargeless fermion : it couples to other particles onlt through the weak interaction. Thus the study of neutrino properties provides a test of the theoretical model of this interaction and enables us to search for exotic phenomena, such as oscillations between different neutrinoeigenstates. The first chapter of this thesis presents the basic neutrino specificities, from a theoretical point of view. Experimental limits on physical parameters such as neutrino mass and mixing are then reviewed. The Fréjus fine grained calorimeter, built for nucleon decay search, recorded about 200 neutrino interactions which are analysed here. The second chapter describes the apparatus, and the mecanism which account for atmospheric neutrino production. Neutrino interactions and their simulation in the detector are thzn presented. The third chapter discusses event measurement and data analysis. The satisfactory statistical agreement found between data and Monte Carlo simulation makes it possible, under some hypothesis, to exclude neutrino oscillations. The signatures for oscillations in our experiment are described in the fourth chapter, together with results of a search for oscillations in the data. This produces new limits on the oscillation parameters. The study is made in the three 2-neutrino hypothesis, but effects of a third flavor are also considered. Finally, the conclusions of the analysis are compared with those of other underground experiments, such as I. M. B. Oe Kamiokande. The last chapter deals with various subjects, related with the search for a signal superimposed on the atmospheric neutrino flux, such as a high energy neutrino flux produced by an astrophysical point-like source, or a cosmic flux of supersymmetric particles.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (212 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : Bibliogr., 4 p.

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  • Bibliothèque : Université Paris-Saclay. DIBISO. BU Orsay.
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  • Cote : 0g ORSAY(1989)76
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  • Disponible pour le PEB
  • Cote : TH2014-035348
  • Bibliothèque : École polytechnique. Bibliothèque Centrale.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : C1A 120/1989/PER

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  • Cote : 1989PA112076
  • Bibliothèque : Université Paris-Est Créteil Val de Marne. Service commun de la documentation. Section multidisciplinaire.
  • PEB soumis à condition
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