Recherche d'un flux diffus de neutrinos tauiques d'origine cosmique dans le détecteur IceCube

• Main Author: Bechet, Sabrina
• Other Authors: Bertrand, Daniel, Hanson, Kael, Marage, Pierre, Tytgat, Michel, Baret, Bruny
• Format: Doctoral or Postdoctoral Thesis
• Language: French
• Published: Universite Libre de Bruxelles 2012
• Subjects: Physique; Sciences exactes et naturelles; Leptons (Nuclear physics); Muons; Neutrinos; Neutrino interactions; Leptons (Physique nucléaire); Neutrinos > Interactions; neutrinos tauiques; neutrinos tau; Antarc*; Antarctique*
• Online Access: http://hdl.handle.net/2013/ULB-DIPOT:oai:dipot.ulb.ac.be:2013/209628; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/209628/4/53009f60-a831-45bd-9f83-cdfe1cd1f2f6.txt; https://dipot.ulb.ac.be/dspace/bitstream/2013/209628/1/83225b87-acf8-4adc-bc01-a1af52d7803f.txt

Le détecteur IceCube est constitué d'un réseau de modules optiques digitaux (DOMs) déployés sur un volume d'1 km³ dans la glace antarctique. Les DOMs enregistrent la lumière Cerenkov émise par les particules secondaires issues des interactions des neutrinos avec la glace. Selon la répartition géographique des signaux lumineux dans la glace, on peut différencier les différentes saveurs de leptons et ainsi identifier la saveur du neutrino primaire. Les modèles astrophysiques prédisent une production dominante de neutrinos électroniques et muoniques au sein d'accélérateurs cosmiques. Cependant, lors de leur propagation dans l'univers, ces neutrinos oscillent et on s'attend à observer sur Terre le même flux des trois saveurs de neutrinos. Comme la production de neutrinos tauiques dans l'atmosphère est négligeable, ce canal est affecté d'un bruit de fond intrinsèque quasi nul. Ce travail porte sur la détection de neutrinos tauiques d'origine cosmique. A haute énergie (E>PeV), le lepton tau, produit par le neutrino tauique, se propage sur une centaine de mètres avant de se désintégrer. Nous optimisons notre recherche pour le canal de désintégration muonique qui, s'il se produit dans le volume de détection, présente une signature unique. En effet, les différences de masse du tau et du muon induisent des différences quant à leur processus de perte d'énergie qui mènent à une différence de luminosité le long des traces du tau et du muon. Nous avons développé une observable originale reposant sur les charges enregistrées par les différents DOMs pour caractériser la luminosité le long d'une trace afin de différencier les traces de muons de celles de taus se désintégrant en muon .Cependant, au niveau de déclenchement du détecteur, on est confronté à un bruit de fond de muons atmosphèriques un million de fois supérieur au signal. Nous avons donc mis en place une série de coupures afin de réduire ce bruit de fond et ainsi augmenter la pureté de notre échantillon. Enfin l'application de ces coupures sur un échantillon de ...