Study of atmospheric neutrino oscillations with the deep-sea Cherenkov detector KM3NeT/ORCA and synergies with reactor neutrinos

• Main Author: Chau, Thien Nhan
• Other Authors: Université Paris Cité, Kouchner, Antoine
• Format: Thesis
• Language: English
• Published: 2021
• Subjects: Physique des neutrinos; Oscillations; Détecteurs Cherenkov; Télescopes à neutrinos; KM3NeT; Neutrino physics; Cherenkov detectors; Neutrino telescopes; Orca
• Online Access: http://www.theses.fr/2021UNIP7223/document

KM3NeT/ORCA est un télescope à neutrinos déployé dans les profondeurs de la mer Méditerranée dans le cadre de l’infrastructure KM3NeT. Le détecteur est formé d’un réseau tridimensionnel de photomultiplicateurs (PMTs) qui détectent la lumière Tcherenkov induite par les particules chargées produites lors des interactions de neutrinos avec la matière environnante. La configuration du détecteur ORCA est optimisée pour la détection des neutrinos atmosphériques d’énergie supérieure à 1 GeV. Cette thèse porte sur l’étude des oscillations des neutrinos avec le détecteur KM3NeT/ORCA. Elle présente tout d’abord les résultats de simulations Monte Carlo d’événements neutrinos, qui ont notamment permis d’évaluer et de modéliser l’impact des incertitudes systématiques liées à l’efficacité quantique des PMTs sur les performances d’ORCA. La thèse présente ensuite une nouvelle estimation de la sensibilité d’ORCA à l’ordre de masse des neutrinos (OMN) et aux paramètres de mélange dans le secteur atmosphérique : Δm²31 et θ23. Une seconde étude porte sur l’évaluation du gain en sensibilité à l’OMN attendue en combinant les données d’ORCA avec celles de JUNO, une expérience de neutrinos de réacteurs de nouvelle génération en cours de construction en Chine. Ce gain résulte de la tension attendue entre les deux expériences pour leur mesure du paramètre de mélange Δm²31 dans le cas d’une hypothèse erronée sur l’OMN. Enfin, la thèse présente les résultats d’une première mesure des paramètres d’oscillation du secteur atmosphérique avec ORCA dans sa configuration actuelle avec 6 lignes de détection déployées (ORCA6). Cette étude permet déjà de rejeter l’hypothèse de non-oscillation des neutrinos à un degré de confiance élevé, et fournit une contrainte sur les paramètres Δm²31 et θ23 comparable à celle des mesures existantes d’autres détecteurs. KM3NeT/ORCA is a water-Cherenkov neutrino telescope being deployed in the depths of the Mediterranean Sea as part of the KM3NeT infrastructure. The detector is a tridimensional array of ...