Etude du bruit de fond induit par les muons - IPHC

Proposition de sujet de stage M2 (2015) à l’Institut de Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC)
Etude du bruit de fond induit par les muons
cosmiques dans l’expérience d’oscillation des
neutrinos Double Chooz
L’expérience Double Chooz étudie l’oscillation des neutrinos issus des réacteurs de la centrale nucléaire
de Chooz. L’expérience est constituée de deux détecteurs identiques : un détecteur lointain placé à
1050 mètres des réacteurs observant l’oscillation et un détecteur proche (400m) ayant pour objectif de
mesurer le flux de neutrinos sortant des centrales avant oscillation. Le détecteur lointain prend des
données depuis avril 2011 et a permis de mesurer l’angle de mélange θ13 (dernier angle non connu de la
matrice de mélange décrivant les oscillations de neutrinos). La valeur déterminée par la collaboration est
sin2(2θ13)=0.09+0.032-0.029. Une source importante d’erreur est due aux incertitudes liées au flux de
neutrinos issus des réacteurs mais qui sera réduite grâce au détecteur proche qui a été mis en
fonctionnement en janvier 2015.
Les détecteurs de Double Chooz sont constitués d’un ensemble de cuves concentriques. La cuve
centrale est la cible remplie de scintillateur liquide dopé au Gadolinium ; la cuve la plus externe est le
veto interne (Inner Veto) ayant pour objectif de détecter le passage des muons source de bruit de fond.
Un veto à muons supplémentaire est installé au dessus de chaque détecteur (Outer Veto), il est consitué
de barreaux de scintillateurs plastiques.
Le groupe de Strasbourg a la responsabilité de l’étalonnage de l’Inner Veto, du système d’acquisition de
l’Outer Veto, des bruits de fond corrélés dus aux muons cosmiques à savoir les neutrons rapides, les
muons s’arrêtant dans le détecteur et ceux créés par les noyaux cosmogéniques.
L’objectif du stage sera d’étudier les données du détecteur proche pour évaluer le taux de bruit de fond
dû aux muons cosmiques. En effet, le taux de muons au niveau du détecteur proche est dix fois plus
élevé que celui du détecteur lointain (dû à une moindre couverture rocheuse), ce qui implique de très
bien identifier et réduire le bruit de fond induit. L’étudiant en stage devra se familiariser avec le principe
de détection de Double Chooz, les bruits de fond au signal et s’intégrer dans les analyses développés
dans le groupe : reconstruction de la distribution temporelle des signaux pour discriminer les neutrons et
les muons s’arrêtant dans le détecteur et analyse likelihood pour réduire le bruit de fond dû aux noyaux
cosmogéniques 9Li et 8He.
Le travail demandé est un travail d’analyse de données de physiques demandant de bonnes bases en
C++ et ROOT.
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Nom, prénom et grade du responsable de stage : JOLLET Cécile, MdC
Téléphone : 03 88 10 63 65
Email : [email protected]
Composition de l’équipe : Eric Baussan (MdC), Timothée Brugière (CDD), Marcos Dracos (DR), Cécile
Jollet (Mdf), Anselmo Meregaglia (CR)
Nom du responsable et intitulé du laboratoire d’accueil : ROY Christelle (IPHC)
Adresse : Institut Pluridisciplinaire Hubert Curien (IPHC)
23 rue du Loess, BP 28 – 67037 STRASBOURG CEDEX 2