Simulation Monte Carlo du bruit de fond des détecteurs et analyse des caractéristiques du fond de l'expérience SuperNEMO dans le laboratoire souterrain de Modane

Abstract

La découverte récente d'une masse non-nulle pour les neutrinos avec l'observation des oscillations renouvelle l’intérêt de rechercher de la décroissance double bêta sans émission de neutrino. Il s'agit de la meilleure approche expérimentale pour sonder la nature de neutrinos - Dirac ou Majorana - et leur échelle de masse. SuperNEMO est une expérience basée sur l'utilisation d'un trajectographe et d'un calorimètre afin de détecter individuellement les deux électrons émis lors de la décroissance. Le premier module démonstrateur de SuperNEMO se trouve au Laboratoire Souterrain de Modane. Sa technique de réjection du bruit de fond repose sur la reconstruction de la topologie des évènements ainsi qu'un suppression en amont des bruits de fond par une sélection de composants radiopurs et l'utilisation d'un blindage passif.Une partie de cette thèse est dédiée à l'estimation du bruit de fond radioactif environnant au Laboratoire Souterrain de Modane, dont les neutrons radiogéniques produit par fission des isotopes d'uranium et de thorium, ainsi que par réaction (alpha,n). Ces derniers sont un ingrédient important pour les simulations Monte Carlo du bruit de fond induit par les rayonnements gamma de haute énergie. Un problème de simulation des cascades gamma par capture radiative de neutron est notamment discuté avec la mise au point d'une solution.Une autre partie du travail porte sur des simulations d’atténuation de rayonnements à travers différente configurations et géométries de blindage passif, afin d'optimiser le blindage finale du module démonstrateur de SuperNEMO.Ces travaux permettent une modélisation du bruit de fond dite externe de l'expérience SuperNEMO, par l'étude et identification des évènements imitant la topologie "deux électrons" de la décroissance double bêta sans émission de neutrinos.