Etude de la détermination de la direction d'un électron de recul dans le cadre du projet de spectroscopie des neutrinos solaires Hellaz
Résumé
The aim of the Hellaz project is to measure separatly the fluxes of the two main solar neutrino sources, pp and beryllium, using neutrino - electron elastic scattering in a time projection chamber (TPC) filled with helium at 20 bars. Knowing both the energy and the direction of the recoiling electron, the neutrino energy can be retrieved through the kinematics of the radiation. This electron creates a track in the TPC (5 cm long for 100 keV), ionizing the gaz along this rack. The ionization electrons which are created drift under an electric field and are individually detected in X, Y and Z directions with ultrafast MICROMEGAS chambers.
In this thesis, a simulation software is developed in order to show the feasability of the project. This pipeline starts with the simulation of the ionization cloud generated by a low energy recoiling electron, using GEANT software. The detection efficiency versus the electron energy and the interaction position within the TPC is then calculed.
We show then that the solar neutrino spectrum can be measured with a 10% accuracy, including the introduction of a realistic radioactive background (10000 compton per day) coming from gamma rays emitted by residual U-Th in the detector's wall. This show the feasability of the project, if however one can detect single electron.
In this thesis, a simulation software is developed in order to show the feasability of the project. This pipeline starts with the simulation of the ionization cloud generated by a low energy recoiling electron, using GEANT software. The detection efficiency versus the electron energy and the interaction position within the TPC is then calculed.
We show then that the solar neutrino spectrum can be measured with a 10% accuracy, including the introduction of a realistic radioactive background (10000 compton per day) coming from gamma rays emitted by residual U-Th in the detector's wall. This show the feasability of the project, if however one can detect single electron.
Le projet Hellaz se propose de mesurer séparément le flux des deux principales sources de neutrinos (pp and béryllium) émis par le Soleil, en utilisant la diffusion élastique neutrino-électron dans une chambre à projection temporelle (TPC) remplie d'hélium à 20 bars. La cinématique de cette réaction, permet de retrouver l'énergie du neutrino incident à partir de l'énergie et de la direction de l'électron de recul.
L'électron de recul crée une trace jusqu'à son arrêt dans la TPC ( 5 cm de long pour 100 keV), en ionisant le gaz le long de cette trace. Les électrons d'ionisation ainsi créés dérivent sous l'action d'un champ électrique, en diffusant,et sont détectés individuellement en X, Y et Z par des chambres ultrarapides MICROMEGAS.
Le travail de cette thèse a consisté à réaliser une chaîne complète de simulations permettant de montrer la faisabilité du projet.
Au départ, GEANT 3 simule le nuage d'électrons d'ionisation créé par un électron de basse énergie. L'efficacité de détection des électrons est calculée, en fonction de l'énergie de l'électron de recul et du lieu de l'interaction dans la TPC.
On montre alors qu'on peut mesurer le spectre des neutrinos solaires avec une résolution de 10%, et ce en introduisant un bruit de fond radioactif réaliste (10000 Compton par jour) provenant des gammas émis par l'U-Th résiduel des parois du détecteur, ce qui montre la faisabilité du projet, à condition toutefois de pouvoir détecter des électrons uniques.
L'électron de recul crée une trace jusqu'à son arrêt dans la TPC ( 5 cm de long pour 100 keV), en ionisant le gaz le long de cette trace. Les électrons d'ionisation ainsi créés dérivent sous l'action d'un champ électrique, en diffusant,et sont détectés individuellement en X, Y et Z par des chambres ultrarapides MICROMEGAS.
Le travail de cette thèse a consisté à réaliser une chaîne complète de simulations permettant de montrer la faisabilité du projet.
Au départ, GEANT 3 simule le nuage d'électrons d'ionisation créé par un électron de basse énergie. L'efficacité de détection des électrons est calculée, en fonction de l'énergie de l'électron de recul et du lieu de l'interaction dans la TPC.
On montre alors qu'on peut mesurer le spectre des neutrinos solaires avec une résolution de 10%, et ce en introduisant un bruit de fond radioactif réaliste (10000 Compton par jour) provenant des gammas émis par l'U-Th résiduel des parois du détecteur, ce qui montre la faisabilité du projet, à condition toutefois de pouvoir détecter des électrons uniques.