Etude des oscillations de neutrinos atmosphériques avec le télescope à neutrinos ANTARES

Study of atmospheric neutrino oscillations with the ANTARES neutrino telescope

• Auteur / Autrice : Ilenia Salvadori
• Direction : Jürgen Brunner
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique des Particules et Astroparticules
• Date : Soutenance le 10/10/2018
• Etablissement(s) : Aix-Marseille
• Ecole(s) doctorale(s) : Ecole Doctorale Physique et Sciences de la Matière (Marseille)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre de physique des particules de Marseille (CPPM)
• Jury : Président / Présidente : Cristinel Diaconu
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Véronique Van Elewcyck, Thierry Lasserre, José Busto
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Caren Hagner, Sergio Navas

Mots clés

Mots clés contrôlés

Détecteurs de photons

Čerenkov, Rayonnement de

Télescope à neutrinos ANTARES

Neutrinos

Mots clés libres

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Résumé

Les neutrinos sont probablement les particules les plus particulières connues à ce jours. Dès la première hypothèse sur leur existence, en 1930, jusqu'à aujourd'hui, ils ont incité les scientifiques à élaborer des techniques expérimentales novatrices et à développer des modèles théoriques pour expliquer et étudier leurs propriétés.Le télescope à neutrinos ANTARES a été optimisé pour étudier les neutrinos de haute énergie provenant d’objets astrophysiques galactiques et extra-galactiques. Par contre, aux énergies des neutrinos de l’ordre de quelques dizaines de GeV, la configuration du détecteur et les algorithmes de reconstruction permettent d’étudier le phénomène de disparition des neutrinos atmosphériques muoniques dû aux oscillations des neutrinos, en observant les distorsions de la distribution énergétique et angulaire des événements détectés. De manière similaire, des contraintes sur le modèle neutrino 3+1, qui prévoit l’existence d’un neutrino stérile, peuvent être inférées. En utilisant les données collectées par le télescope à neutrinos ANTARES entre 2007 et 2016, une nouvelle mesure de Δm²₃₂ et θ₂₃ a été effectuée et des contraintes sur le modèle 3+1 ont été dérivées.La lumière Cherenkov induite par les produits de désintégrations d'éléments radioactifs est l’une des principales sources de lumière de fond pour les télescopes à neutrinos profonds tels que ANTARES. Ces désintégrations sont en même temps une source d'étalonnage puissante. À partir des données collectées par le télescope à neutrinos ANTARES entre mi-2008 et 2017, l’évolution temporelle de l’efficacité de détection des photons des modules optiques a également été étudiée.

Neutrinos are probably the most peculiar particles known. From the first assumption about their existence, back in 1930, till today, they have challenged scientists in building innovative experimental techniques as well as in developing theoretical models in order to explain and study their properties.The ANTARES neutrino telescope has been optimized to study high energy neutrinos coming from galactic and extra-galactic astrophysical objects. On the other hand, at neutrino energies of the order of a few tens of GeV, the detector configuration and the reconstruction algorithms allow to study the phenomenon of atmospheric muon neutrino disappearance due to neutrino oscillations, by looking at distortions in the energy and angular distributions of detected events. In a similar way, constraints on the 3+1 neutrino model, which foresees the existence of a sterile neutrino, can be inferred. Using data collected by the ANTARES neutrino telescope from 2007 to 2016, a new measurement of Δm²₃₂ and θ₂₃ has been performed, and constraints on the 3+1 model have been derived.Cherenkov light induced by radioactive decay products is one of the major sources of background light for deep-sea neutrino telescopes such as ANTARES. These decays are at the same time a powerful calibration source. Using data collected by the ANTARES neutrino telescope from mid 2008 to 2017, the time evolution of the photon detection efficiencyof optical modules has been studied as well.