Etude et sélection de cristaux scintillants pour la recherche de la double désintégration bêta sans neutrino avec des bolomètres scintillants.

par Anastasiia Zolotarova

Projet de thèse en Physique des particules

Sous la direction de Claudia Nones.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec DSM-Institut de Recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Irfu) (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-10-2015 .


  • Résumé

    La double désintégration bêta sans émission de neutrinos est un processus nucléaire hypothétique et rarissime dont l'observation donnerait des informations cruciales pour clarifier pleinement la nature du neutrino. Le sujet de thèse proposé consiste en une recherche bolométrique de ce processus dans l'isotope 100Mo. Les détecteurs utilisés seront des bolomètres composés par un cristal scintillateur de ZnMoO4 (source du phénomène à étudier) et un détecteur de lumière, fonctionnant à 10-20 mK. Le travail de thèse vise à préparer et mener une expérience souterraine démonstratrice nommée LUCINEU. L'activité de l'étudiante comportera un volet expérimental avec conception, réalisation et test des détecteurs et un volet simulation, pour une meilleure compréhension du bruit de fond radioactif et une évaluation de la sensibilité de l'expérience. Le sujet proposé est à la croisée des frontières entre différents domaines de la physique : la science des matériaux (physique des phonons et luminescence à basses températures) ; les détecteurs nucléaires (les dispositifs réalisés auront une capacité extraordinaire et unique à séparer les interactions β des celles α, permettant en principe la mesure de très faibles contaminations radioactives) ; et bien-sûr les particules fondamentales et la cosmologie, où le neutrino joue un rôle prépondérant.

  • Titre traduit

    Study and selection of scintillating crystals for the bolometric search for neutrinoless double beta decay.


  • Résumé

    Neutrinoless double beta decay is a very rare nuclear process whose observation would provide essential information on the neutrino properties.The doctorate subject concerns the search for this phenomenon in the isotope 100Mo. Detectors will be bolometers made of a scintillating crystal of ZnMoO4 (source of the physics to be studied) and a light detector, working at 10-20 mK. The thesis activity will aim at preparing and performing underground a demonstrator experiment named LUCINEU. To achieve this goal the student's work will include both an experimental part which foresees the design, fabrication and operation of the detectors and a simulation one, which aims at understanding the radioactive background and assessing the sensitivities of this kind of experiments. This program crosses the boundaries between different domains of physics: material science (phonon physics and luminescence at low temperatures); nuclear detectors (the developed devices will have an extraordinary and unique capability to separate α and β interactions, enabling the measurement of very weak radioactive contamination); and finally, of course, elementary particle physics and cosmology, where neutrino plays a crucial role.