Étude de la stabilité spatiale de XENONnT avec le 83mKr et reconstruction des événements multiples à haute énergie - Laboratoire SUBATECH Nantes
Thèse Année : 2024

Spatial stability study of XENONnT with 83mKr and reconstruction of high-energy multiple events

Étude de la stabilité spatiale de XENONnT avec le 83mKr et reconstruction des événements multiples à haute énergie

Résumé

Among the current questions of contemporary physics, those of the nature of dark matter and the properties of neutrinos are among the most important. The observation of rare events would then make it possible to answer these questions. With its time projection chamber containing a 5.9-ton liquid xenon target and its very low background noise, XENONnT is a serious competitor in the search for WIMPs, a candidate particle for dark matter. Due to its large volume, the control of the spatial stability of the detector is essential. The use of Kr83m as an internal calibration source is suitable for the WIMP recoil energy range and the instrument size. In addition, the isotope 136 naturally present in liquid xenon is a source of double beta decay. It allows, in association with the low background noise of XENONnT, to participate in the search for neutrinoless double beta decay emission, this observation would allow determining that the neutrino is a Majorana particle. The energy of this decay being larger than the one expected for the dark matter search, a specific reconstruction method for these higher energy events had to be developed using the Th232 calibration data.
Au sein des interrogations actuelles de la physique contemporaine, celles de la nature de la matière noire et des propriétés des neutrinos comptent parmi les plus importantes. L'observation d'événements rares permettrait alors de répondre à ces questionnements. Avec sa chambre à projection temporelle contenant une cible de xénon liquide de 5,9 tonnes et son très faible bruit de fond, XENONnT se positionne comme un concurrent sérieux dans la recherche des WIMP, une particule candidate de la matière noire. Par son grand volume, le contrôle de la stabilité spatiale du détecteur est indispensable. L'utilisation du Kr83m comme source de calibration interne est adapté à la gamme en énergie des reculs de WIMP et à la dimension de l'instrument. De plus, l'isotope 136 naturellement présent dans le xénon liquide est une source de double désintégration beta. Il permet, en association avec le bruit de fond faible de XENONnT, de participer à la recherche de la désintégration double beta sans émission de neutrino dont l'observation permettrait de déterminer que le neutrino est une particule de Majorana. L'énergie de cette désintégration étant plus grande que celle attendue pour la recherche de matière noire, une méthode de reconstruction spécifique de ces événements à plus haute énergie a dû être développé en utilisant les données de calibration au Th232.
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Origine Version validée par le jury (STAR)

Dates et versions

tel-04789899 , version 1 (19-11-2024)

Identifiants

  • HAL Id : tel-04789899 , version 1

Citer

Johan Loizeau. Étude de la stabilité spatiale de XENONnT avec le 83mKr et reconstruction des événements multiples à haute énergie. Physique Nucléaire Expérimentale [nucl-ex]. Ecole nationale supérieure Mines-Télécom Atlantique, 2024. Français. ⟨NNT : 2024IMTA0411⟩. ⟨tel-04789899⟩
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