Detecteurs a cristaux scintillants pour la recherche de matiere noire non baryonique

par EMMANUELLE LECANU GAILLARD

Thèse de doctorat en Physique. Terre, océan, espace

Sous la direction de Luigi Mosca.

Soutenue en 1994

à Paris 11 .

mots clés

Résumé

Depuis quelques decennies, les astronomes ont observe des mouvements de rotation inexpliques au niveau des galaxies, bien au-dela des limites visibles de ces galaxies. L'hypothese standard aujourd'hui consiste a supposer l'existence d'un halo de matiere non lumineuse autour des galaxies (dark matter). Cette these presente la mise au point d'un detecteur a cristaux scintillants pour la recherche de matiere noire sous la forme d'un nouveau type de particules, les wimps (weakly interacting massive particles). Les caracteristiques des wimps sont une masse de quelques gev a quelques tev, pas de charge electrique et une section efficace de diffusion sur la matiere ordinaire de l'ordre de ou inferieure au picobarn. Dans un scintillateur, la collision elastique entre une wimp et un noyau provoquerait le recul de ce dernier et une partie de l'energie de recul du noyau serait transformee en lumiere et detectee. Le detecteur est donc forme d'un cristal scintillant, d'un photomultiplicateur et d'une acquisition permettant l'enregistrement de la forme en temps des impulsions lumineuses ( 1 microseconde). Le taux d'evenement attendu est globalement exponentiel en fonction de l'energie de recul et ressemble au bruit de fond du detecteur, la premiere partie du travail consiste donc a reduire au maximum ce bruit (rayons cosmiques, radioactivite ambiante et radioactivite interne du detecteur). L'experience est ainsi situee dans un laboratoire souterrain et a l'interieur d'un blindage efficace. Nous avons developpe des detecteurs a tres bas bruit radioactif. Il est necessaire de connaitre l'efficacite de scintillation pour des reculs de noyaux, ce qui est fait en disposant ces cristaux dans un faisceau de neutrons (qui simulent des interactions de wimps). Nous avons obtenus les meilleures limites existantes pour des wimps a couplage axial

Titre traduit

Scintillation detectors with low activity crystals for the detection of non baryonic dark matter

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