Etude et conception de l'anneau de désintégration d'une usine à neutrinos utilisant les décroissances bêta des noyaux hélium 6 et néon 18 produits par un faisceau intense de protons frappant diverses cibles

par Antoine Chancé

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Olivier Napoly.


  • Résumé

    L'étude de l'oscillation du neutrino entre ses différentes saveurs requiert des flux purs et très intenses de neutrinos énergétiques, bien collimatés, dont le spectre en énergie est bien déterminé. Ainsi, une machine dédiée apparaît actuellement nécessaire. Parmi les différents concepts proposés d'usines à neutrinos, celui étudié ici, dénommé Beta-Beams, porte sur la production de neutrinos par la décroissance beta d'ions radioactifs préalablement accélérés. Plus précisément, la thèse est centrée sur l'étude et la conception de l'anneau de stockage, en forme de champ de course, des ions accélérés. Sa finalité est de stocker les ions jusqu'à leur décroissance. Après une brève description du mécanisme d'oscillation du neutrino et une revue des différentes expériences, une introduction sera donnée au concept des usines à neutrinos et plus particulièrement sur les Beta-Beams. Ensuite, les problématiques liées aux Beta-Beams seront énoncées. Après avoir décrit le formalisme du transport de particules dans un accélérateur, un premier design de l'anneau ainsi que ses propriétés optiques seront alors donnés. L'effet des défauts d'alignement ou de champ dans les dipôles a également été étudié ainsi que l'optimisation de l'ouverture dynamique. Le traitement des pertes par décroissance ou par collimation en énergie sera développé. Le besoin d'injecter en présence d'un faisceau circulant nécessite une injection off-momentum, qui sera décrite. Enfin, le mélange des deux faisceaux nécessite un programme radiofréquence spécifique qui sera présenté.

  • Titre traduit

    Study and conception of the decay ring of a neutrino facility using the beta decays of the helium 6 and neon 18 nuclei produced by an intense beam of protons hitting various targets


  • Résumé

    The study of the neutrino oscillation between its different flavours needs pure and very intense flux of energetic, well collimated neutrinos with a well determined energy spectrum. So, a dedicated machine seems necessary nowadays. Among the different concepts of neutrino facilities, the one which will be studied here, called Beta-Beams, lies on the neutrino production by beta decay of radioactive ions after their acceleration. More precisely, the thesis is focused on the study and the design of the race-track-shaped storage ring of the high energy ions. Its aim is to store the ions until decaying. After a brief description of the neutrino oscillation mechanism and a review of the different experiments, an introduction to the neutrino facility concept and more precisely to the Beta-Beams will be given. Then, the problematics linked to the Beta-Beams will be presented. After a description of the beam transport formalism, a first design and the optical properties of the ring will be then given. The effects of the misalignement and of the field errors in the dipoles have been studied. The dynamic aperture optimization is then realized. Handling of the decay losses or the energy collimation scheme will be developed. The off-momentum injection needed in presence of a circulating beam will be explained. Finally, the specific radiofrequency program needed by the beam merging will be presented.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (XII-149 p.)
  • Annexes : Bibliogr. p. 141-146

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris-Sud (Orsay, Essonne). Service Commun de la Documentation. Section Sciences.
  • Disponible pour le PEB
  • Cote : 0g ORSAY(2007)137
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