Exploitation of pulse shape analysis for correlated background rejection and ortho-positronium identification in the Double Chooz experiment

par Alessandro Minotti

Thèse de doctorat en Physique des particules élémentaires

Sous la direction de Cécile Jollet.

Soutenue le 29-10-2015

à Strasbourg , dans le cadre de École doctorale Physique et chimie-physique (Strasbourg) , en partenariat avec Institut pluridisciplinaire Hubert Curien (Strasbourg) (laboratoire) .

Le président du jury était Jérôme Baudot.

Le jury était composé de Alessandra Tonazzo.

Les rapporteurs étaient Fabrice Piquemal, Marco Zito.

  • Titre traduit

    Exploitation de l'analyse des formes d'impulsion pour la réjection du background correlée et l'identification de l'ortho-positronium dans l'expérience Double Chooz


  • Résumé

    La mesure récente de l'angle de mélange theta-13, à laquelle l'expérience Double Chooz contribue, a ouvert la voie aux futures expériences de la physique des neutrinos. Dans ce manuscrit, la caractérisation de certains bruits de l'expérience sont décrits. Les muons cosmiques qui s'arrêtent et se désintègrent dans le détecteur sont mal reconstruits, résultant en distorsion de la distribution temporelle des signaux laquelle peut être utilisée pour identifier ce type de fond. Les neutrons rapides créés par spallation par les muons cosmiques produisent de nombreux protons de recul qui peuvent entraîner un décalage dans la distribution temporelle des signaux et ainsi être identifiés. Ces distributions temporelles ont aussi été utilisées pour identifier la formation de l'état d'orthopositronium en observant et en mesurant un délai entre l'ionisation du positron et l'annihilation de celui-ci, pouvant permettre une séparation positron-électron.


  • Résumé

    The measurement of the theta-13 mixing angle, to which the Double Chooz experiment contributed, paves the way to future findings in neutrino physics. In this manuscript, we describe the characterization of some Double Chooz backgrounds. Cosmic muons that stop and decay in the detector are characterized by anisotropic emission of the scintillation light, causing the vertex to be poorly reconstructed. The resulting pulse shape distortion can be used to tag and remove such background. Fast spallation neutrons producing multiple recoil protons may produce a similar distortion in the pulse shape and can also be tagged. Pulse shapes are also used to identify the formation of ortho-positronium. The tagging of such electron-positron bound state is made possible by the induced distortion in the pulse shape due to the delay in the positron annihilation, and can be used for an electron-positron separation.


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