Proposition de sujet de stage M2 - LAPP - IN2P3
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BP110 - Chemin De Bellevue<br />
74941 Annecy-le-vieux CEDEX - FRANCE<br />
Tel : (33) (0)4 50 09 16 00 – Fax : (33) (0)4 50 27 94 95<br />
http://wwwlapp.in2p3.fr/<br />
<strong>Proposition</strong> <strong>de</strong> <strong>sujet</strong> <strong>de</strong> <strong>stage</strong> <strong>M2</strong><br />
Année 2012-2013<br />
Nom du laboratoire Laboratoire d’Annecy-le-Vieux <strong>de</strong> Physique <strong>de</strong>s Particules (<strong>LAPP</strong>)<br />
Coordonnées Responsable <strong>de</strong> <strong>stage</strong><br />
Responsable <strong>de</strong> <strong>stage</strong> P. <strong>de</strong>l Amo Sanchez Groupe Neutrino<br />
Téléphone 04 50 09 16 67 E-mail <strong>de</strong>lamo@lapp.in2p3.fr<br />
Sujet <strong>de</strong> <strong>stage</strong> / Travail <strong>de</strong>mandé<br />
Membres <strong>de</strong> l’équipe d’encadrement<br />
Intitulé <strong>de</strong> <strong>stage</strong> <strong>de</strong> <strong>M2</strong><br />
Date 29 octobre 2012<br />
Nombre <strong>de</strong> pages 2<br />
P. <strong>de</strong>l Amo Sanchez, D.Duchesneau, H. Pessard, A. Zghiche<br />
Etu<strong>de</strong> pour la recherche <strong>de</strong> l’apparition directe d’oscillation neutrino dans le canal multi-hadronique <strong>de</strong><br />
désintégration du tau avec le détecteur OPERA sur le faisceau CNGS du CERN.
Résumé du travail <strong>de</strong>mandé<br />
Le groupe neutrino du <strong>LAPP</strong> propose un travail <strong>de</strong> <strong>stage</strong> expérimental en physique <strong>de</strong>s neutrinos et plus<br />
spécifiquement sur l’étu<strong>de</strong> <strong>de</strong>s interactions <strong>de</strong> neutrinos dans le détecteur OPERA. Ce travail s’inscrit dans les<br />
recherches sur les oscillations <strong>de</strong>s neutrinos dont certains paramètres restent encore indéterminés.<br />
Dans ce contexte, le détecteur OPERA, installé dans le laboratoire souterrain du Gran Sasso en Italie, a pour but<br />
principal <strong>de</strong> mettre en évi<strong>de</strong>nce pour la première fois l’apparition <strong>de</strong> neutrino <strong>de</strong> type tau dans un faisceau <strong>de</strong><br />
neutrinos initialement <strong>de</strong> saveur mu, produit au CERN, 730 km plus loin.<br />
Le détecteur est composé entre autre d’un trajectographe <strong>de</strong> très haute précision utilisant une alternance <strong>de</strong> plaques<br />
<strong>de</strong> plomb et <strong>de</strong> films d’émulsion. Ceux-ci permettent <strong>de</strong> reconstruire les traces <strong>de</strong>s particules chargées résultant <strong>de</strong>s<br />
interactions neutrino avec une précision inégalable (<strong>de</strong> l’ordre du micron) et <strong>de</strong> déterminer la topologie <strong>de</strong> ces<br />
interactions.<br />
La recherche <strong>de</strong>s événements <strong>de</strong> signal d’oscillation est essentiellement validée sur la capacité à i<strong>de</strong>ntifier et<br />
séparer <strong>de</strong>s événements présentant une topologie semblable à un événement tau mais issue <strong>de</strong> la production <strong>de</strong><br />
mésons charmés (particules dont les désintégrations ressemblent sensiblement aux désintégrations du lepton tau).<br />
La prise <strong>de</strong> données <strong>de</strong> l’expérience finira en 2012, et l’analyse <strong>de</strong> ces données est maintenant dans son apogée.<br />
Avec encore la moitié <strong>de</strong>s données à analyser, <strong>de</strong>ux candidats tau ont déjà été annoncés publiquement, le <strong>de</strong>uxième<br />
étant un événement à <strong>de</strong>ux vertex. C’est dans ce cadre que la proposition <strong>de</strong> <strong>stage</strong> intervient.<br />
Le travail proposé a pour but la mise en place d’une étu<strong>de</strong> pour comparer <strong>de</strong>s algorithmes <strong>de</strong> reconstruction <strong>de</strong><br />
vertex dans les interactions neutrinos <strong>de</strong> manière à optimiser l’i<strong>de</strong>ntification et la sélection <strong>de</strong>s événements<br />
possédant un vertex primaire, correspondant à l’interaction du neutrino, et un vertex secondaire, localisant une<br />
désintégration <strong>de</strong> lepton tau ou méson charme en plusieurs particules chargées.<br />
Cette étu<strong>de</strong> comportera plusieurs volets dont une introduction à la physique <strong>de</strong>s oscillations neutrinos, une<br />
estimation <strong>de</strong>s taux <strong>de</strong> production attendus dans le détecteur OPERA, une étu<strong>de</strong> cinématique à partir <strong>de</strong>s données<br />
<strong>de</strong> simulation, et une comparaison <strong>de</strong>s propriétés <strong>de</strong>s vertex reconstruits dans le détecteur avec diverses approches.<br />
Indication éventuelle d’ouverture vers un <strong>sujet</strong> <strong>de</strong> thèse<br />
Le travail <strong>de</strong> thèse qui fera suite au <strong>stage</strong> abor<strong>de</strong>ra <strong>de</strong>ux activités <strong>de</strong> recherche. La première permettra le<br />
développement <strong>de</strong> l’étu<strong>de</strong> détaillée <strong>de</strong>s interactions neutrinos issues du faisceau longue distance CNGS en<br />
appliquant les métho<strong>de</strong>s <strong>de</strong> reconstruction <strong>de</strong> vertex et en étendant l’étu<strong>de</strong> à la caractérisation <strong>de</strong>s propriétés<br />
cinématiques <strong>de</strong>s interactions à la recherche d’un signal d’oscillation neutrino dans OPERA pour les canaux multihadroniques<br />
avec l’ensemble <strong>de</strong>s données.<br />
Le <strong>de</strong>uxième volet <strong>de</strong> recherche concernera la recherche <strong>de</strong>s neutrinos stériles auprès du réacteur <strong>de</strong> l’ILL à<br />
Grenoble. Récemment, <strong>de</strong>s anomalies dans les résultats <strong>de</strong>s plusieurs expériences neutrino situées à une centaine<br />
<strong>de</strong> mètres <strong>de</strong>s réacteurs nucléaires ont été interprétées comme une possible oscillation <strong>de</strong>s antineutrinos produits<br />
dans les réacteurs en un type <strong>de</strong> neutrino, dit stérile, qui interagit encore plus faiblement avec la matière et qui<br />
serait donc passé inaperçu. La longueur d’oscillation associée serait <strong>de</strong> l’ordre <strong>de</strong> 3 mètres, ce qui fait du réacteur<br />
<strong>de</strong> Grenoble, avec son cœur compact (< 0,5 m), l’endroit idéal pour étudier ces oscillations. La découverte ou<br />
l’infirmation <strong>de</strong> l’existence <strong>de</strong> ces neutrinos est fondamental.<br />
Le travail proposé couvrira <strong>de</strong>s simulations <strong>de</strong> détecteur et l’optimisation <strong>de</strong> la géométrie <strong>de</strong>s blindages contre les<br />
sources <strong>de</strong> bruit <strong>de</strong> fond. Il intégrera aussi un volet étu<strong>de</strong> <strong>de</strong> système <strong>de</strong> calibration <strong>de</strong>s photodétecteurs,<br />
installation <strong>de</strong> détecteur sur site, la mise en route, les prises <strong>de</strong> données et l’analyse <strong>de</strong> physique <strong>de</strong>s oscillations<br />
neutrinos.<br />
Type <strong>de</strong> financement