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Detailed view Habilitation à diriger des recherches
Université Joseph-Fourier - Grenoble I (15/07/2010), Eric Liatard (Pr.)
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Détection directionnelle de matière sombre galactique
F. Mayet1

La détection directionnelle constitue une variante de la détection directe, en proposant de reconstruire la cinématique de l'interaction WIMP-noyau, c'est-à-dire en ajoutant l'information sur la trace du recul à celle sur l'énergie déposée. L'idée est de profiter du mouvement du système solaire autour du centre galactique et à travers le halo de matière sombre. On observe ainsi un vent relatif de WIMP en provenance de la direction vers laquelle se dirige le système solaire. Par conséquent, une expérience sensible à la direction d'interaction devrait observer un excès d'événements dans cette direction, clairement discriminable du bruit de fond, isotrope dans le référentiel galactique. Une nouvelle méthode d'analyse statistique est présentée. Elle permet d'extraire des données des futurs détecteurs directionnels, la direction principale du signal ainsi que le nombre de WIMPs contenus dans la carte. L'origine galactique du signal peut ainsi être mise en évidence en montrant que la direction correspond à celle du vecteur vitesse du Soleil. Il s'agit d'un changement de perspective vis-à-vis de la détection directe de matière sombre non-baryonique. Profitant des avancées en technique de détection, on passe d'une stratégie de rejet du bruit de fond à une stratégie d'identification du signal WIMP. Finalement, le Chapitre 3 décrit les travaux préparatoires à un grand détecteur directionnel pour la recherche de matière sombre galactique. La stratégie directionnelle requiert une mesure précise à la fois de l'énergie déposée et de la trace en trois dimensions. L'obtention de ces informations structure le cahier des charges du projet de détecteur MIMAC dont l'élément de base est une TPC fonctionnant à basse pression. Les mesures de très basses énergies (inférieures au keV) seront présentées ainsi que les premiers résultats concernant la reconstruction en trois dimensions de reculs nucléaires.
1:  LPSC - Laboratoire de Physique Subatomique et de Cosmologie
matière sombre – détection directe

Directional detection of galactic Dark Matter
Directional detection of galactic Dark Matter is a promising search strategy for discriminating WIMP events from background ones. This can be achieved by searching for a correlation of the WIMP signal with the solar motion around the galactic center, which happens to be roughly in the direction of the Cygnus constellation. The major advantage of directional detection is the fact that the angular distribution of WIMP events is pointing towards the Cygnus constellation while the background one is isotropic in the galactic rest frame. This opens the possibility to really identify the WIMP signal as such. A statistical map-based analysis is presented, showing the possibility to extract from data samples of forthcoming directional detectors, both the main direction of the incoming events, thus proving the galactic origin of the signal, and the number of WIMP events contained in the map thus constraining the WIMP-nucleus cross-section. Eventually, the last chapter presents the MIMAC project aiming at developping a large TPC for directional detection. Both the energy and the track of the recoiling nucleus need to be precisely measured in the low pressure gaseous detector. Energy measurements down to sub-keV are presented together with 3D track reconstruction of recoiling nuclei.
Dark Matter – direct detection

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