Analyse des données et amélioration de la sensibilité de l'expérience CUORE par le développement de bolomètres de TeO2 hybrides à “lumière Cherenkov

par Valentina Novati

Projet de thèse en Physique des particules

Sous la direction de Andrea Giuliani.

Thèses en préparation à Paris Saclay , dans le cadre de Particules, hadrons, énergie et noyaux: Instrumentation, Imagerie, Cosmos et Simulation , en partenariat avec CSNSM - Centre de Sciences Nucléaires et de Sciences de la Matière (laboratoire) et de Université Paris-Sud (établissement de préparation de la thèse) depuis le 01-11-2015 .


  • Résumé

    Ce travail consiste de deux parties. La première portera sur la maintenance de la manip et l'analyse des données du détecteur CUORE au laboratoire du Gran Sasso, en Italie. Toute fois la partie centrale et plus originale de ce travail est une activité de recherche et de développement au CSNSM pour l'amélioration de la sensibilité de CUORE en vue d'une future recherche basée sur la même infrastructure, l'expérience CUPID. Cet objectif prévoit le rejet des événements à la surface de cristaux (principalement du aux particules alpha), qui sont la principale limitation du fond pour l'expérience CUORE. Une bonne solutions est la détection de la lumière Cerenkov émise seulement par les événements bêta, qui constituent la signature de la désintégration double bêta sans neutrinos. L'énergie totale de la lumière Cerenkov est d'environ 100 eV, ce qui n'est pas détectable avec un détecteur standard en Germanium en raison de leur bruit de base. Un révolutionnaire détecteur bolométrique de lumière basée sur l'effet Neganov-Luke sera développé. Ce type de détecteur peut avoir un bruit sur la ligne de base de 10 eV, étant capable de mesurer la lumière Cerenkov. L'effet Neganov-Luke permet d'amplifier le signal de phonons dans le bolomètre grâce à un champ électrique qui dérive de paires électrons-trous dans le semiconducteur.

  • Titre traduit

    Data analysis and sensitivity enhancement of the CUORE experiment via the development of Cherenkov hybrid TeO2 bolometers


  • Résumé

    My PhD thesis activity will comprise two parts. The first one consists in the run maintenance and data analysis of CUORE detector at the Gran Sasso laboratory, in Italy, while the most important and original activity will be performed at CSNSM for the improvement of CUORE sensitivity in view of a future search based on the same infrastructure (CUPID experiment). This goal contemplates the rejection of surface events (mainly due to alpha particles), which are the main background limitation of CUORE. A promising solution is the detection of Cerenkov light emitted only by beta events, which constitute the neutrinoless double beta decay signature. The total Cerenkov light energy (considering efficiency) is about 100 eV, which is not detectable with a standard Ge-light detector because of their baseline noise. A revolutionary bolometric Ge or Si light detector based on Neganov-Luke effect will be developed. This kind of detector can have a baseline noise of 10 eV, being capable of measuring the Cerenkov light. The Neganov-Luke effect allows amplifying the phonon signal thanks to an electric field that drifts electron-holes pairs in the semiconductor.