Development of an automatic scanning system for the detection of charged particles in OPERA and pion/muon separation at low energies
Développement d'un système de scan automatique pour la détection des particules chargées dans OPERA et séparation des pions/muons de basse énergie
Résumé
The OPERA experiment (Oscillation Project with Emulsion t-Racking Apparatus) aims to check SuperKamiokande results, searching for tau neutrinos apparition in an originally pure muon neutrino beam, by the direct observation of the tau decay topology. The OPERA target is made of walls of bricks, whose structure consists in a sandwich of lead plates and emulsion plates. The emulsions are very precise trajectographs (~ 1 micron) which will be used in a huge quantity during the experiment. Therefore, their analysis requires an automatic and dedicated acquisition system. First, this thesis aimed to tune and to develop the first French scanning system. The performances presented showed that the precision of the system respects the OPERA requirements and its speed is expected to increase in a few months. Then, the pion/muon separation at low energies was studies and test beams, designed to answer this problem, were performed. The firs results, showing the possibility of a separation, were presented. Finalyy, a reconstruction program dedicated to these stoppping particles and taking into account the scanning efficiencies has been developed and tested.
L'expérience OPERA (Oscillation Project with Emulsion t-Racking Apparatus) se propose de vérifier les résultats de Super-Kamiokande, tout en détectant l'apparition de neutrino tau dans un faisceau originellement "pur" en neutrino muonique, révélée par la topologie caractéristique de la désintégration du tau. La cible d'OPERA est constituée de murs de briques qui sont une alternance de feuilles de plomb et d'émulsions. Les émulsions sont des trajectographes de grande précision (~1 micron) qui vont être utilisés en masse lors de l'expérience et leur analyse nécessite un système de scan automatisé dédié. Tout d'abord, cette thèse a consisté en la participation à la mise en place du premier laboratoire de scan en France. La précision obtenue est conforme aux exigences de l'expérience et la rapidité demandée sera atteinte dans quelques mois. Ensuite, la séparation des pions et des muons à basse énergie a étudiée. Les premiers résultats, montrant la possibilité d'une telle séparation, ont été exposés. Enfin, un programme de reconstruction de ces particules en fin de parcours a été développé et testé, tenant compte des performances de scan auparavant étudiées.