Characterization, Modelization and Optimization of the double chooz acrylic vessels : physics impact

par Rachel Quéval

Thèse de doctorat en Champs, particules, matière

Sous la direction de Thierry Lasserre.

Soutenue en 2010

à Paris 7 .

  • Titre traduit

    Caractérisation, modélisation et optimisation des enceintes acryliques de l'expérience double Chooz : impact sur la physique


  • Résumé

    Double Chooz est une des expériences nouvelle génération dédiée à la mesure de l'angle de mélange θ₁₃. Elle étudie les oscillations des antineutrinos électroniques produits par la centrale nucléaire de Chooz. Notre connaissance sur θ₁₃ peut être améliorée en réduisant à la fois les erreurs statistiques (augmentation de la taille du détecteur et de la durée de l'expérience) et systématiques (détecteurs proche et lointain identiques). Egalement, une attention particulière est apportée aux bruits de fond engendrés par entre autres la radioactivité naturelle. Le travail présenté ici s'intéresse aux enceintes acryliques Cible et Gamma Catcher, au cœur du détecteur. Un nouvel acrylique a été développé pour l'expérience puisque les matériaux préexistants ne satisfaisaient pas nos exigences. Ce matériau a été caractérisé optiquement, pour maximiser la transmission de lumière et réduire la zone morte créée par l'acrylique. De plus, une étude physique du dessin de la cible a été réalisée, pour identifier toute distorsion spectrale ou modification du taux de comptage possiblement induite. Egalement, l'acrylique est suffisamment radiopur pour que le taux de bruit induit soit négligeable. Cependant, une source incertaine de bruits de fond est représentée par la possible contamination du détecteur, par de la poussière. Nous avons donc défini des contraintes de propreté lors de la fabrication et l'intégration du détecteur, qui ont été respectées. Après trois ans de prise de données, Double Chooz pourra observer un signal d'oscillation à 3α pour sin² 2θ₁₃ > 0. 05 - 0. 06. Si aucune oscillation n'est observée, l'expérience mettra une limite sur sin2 2θ₁₃ à 0. 02 - 0. 03 à 90 % de confiance.


  • Pas de résumé disponible.


  • Résumé

    Double Chooz is one of the new generation experiments designed to measure the last unknown leptonic mixing angle, θ₁₃. Il studies the oscillations of electronic antineutrinos produced by the Chooz nuclear power plant. Our knowledge on θ₁₃ can be improved by reducing both statistical errors (increasing both the detector size and run time) and systematic errors (using identical near and far detectors). Also, special care is dedicated to analyze backgrounds generated by natural radioactivity and cosmic ray interactions. The work presented here mostly focuses on Target and Gamma Catcher acrylic vessels, in the core of the detector. A new material designed for the experiment was developed since no pre-existing material met the required conditions. This material was characterized optically, to maximize light transmission and reduce the induced dead zone. With this in mind, a physics study of the Target vessel design was performed to identify any spectral distortion or count rate modification it could induce. As far as backgrounds are concerned, the material is radiopure enough so that the singles rate coming from acrylic is negligible compared to the one from the photomultiplier tubes. An unknown single source is coming from the external contamination in the detector, such as dust. This is why we defined cleanliness goals for the detector fabrication and integration. These goals were met, thanks to well-defined protocols and careful team work. After three years of data taking, Double Chooz could disentangle an oscillation signal at 3α for sin² 2 θ₁₃ > 0. 05 - 0. 06. If no oscillations were observed, the experiment could give an upper limit on sin2 2 θ₁₃ of 0. 02 - 0. 03 at 90 % C. L.

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Informations

  • Détails : 1 vol. (206 p.)
  • Notes : Publication autorisée par le jury
  • Annexes : 66 réf.

Où se trouve cette thèse ?

  • Bibliothèque : Université Paris Diderot - Paris 7. Service commun de la documentation. Bibliothèque Universitaire des Grands Moulins.
  • PEB soumis à condition
  • Cote : TS (2010) 247
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