Particles identification using nuclear emulsion in OPERA
Identification des particules par les émulsions nucléaires dans OPERA
Résumé
The OPERA experiment will try to confirm the oscillations by the appearance of the in a pure beam. Indeed, a neutrino beam almost pure is produced at CERN (CNGS Beam) and sent to the OPERA detector. The detector is composed of two muons spectrometers and a target formed by walls of bricks. Each brick is an alternation of lead plates and emulsions. This modular structure allows to reconstruct the kink topology of the lepton decay with a high spatial resolution. The great challenge of the OPERA experiment is to detect the interactions with the less uncertainty. To reduce this uncertainty it is essential to identify with the greatest efficiency any background event not including a tau particle. My work permits to reduce background. My principal contribution concerns the selection development, the reconstruction and the muons identification at low energy. This work is based on the setting of variables related to the deposit energy and the multiple scattering. Previously, only deposit energy was used in the analyses of pion/muon separation. This study allows doubling the muon identification efficiency at low energy. This leads to increase the background events rejection in OPERA and to decrease the contamination by 30%. I also studied the nuclear emulsions capacity to identify charged particles through the analysis of a test beam carried out by the Nagoya group. This test contains protons and pions with different energies. My work proves that the European scan system gives comparable results with those obtained by the Japanese scan system.
L'expérience OPERA propose de mettre en évidence l'oscillation par apparition du dans un faisceau pur en . Ce faisceau est produit au CERN, puis dirigé sur le détecteur situé à 732 km plus loin. Le détecteur OPERA est composé de deux spectromètres à muons et d'une cible formée de murs de briques qui sont une alternance de feuilles de plomb et d'émulsions. Cette structure permet de reconstruire avec une haute résolution spatiale la topologie de désintégration en coude du tau. Le grand défi de l'expérience OPERA est de pouvoir mettre en évidence les interactions avec le moins d'incertitude possible à travers l'identification de tout événement de bruit de fond ne comportant pas un . C'est à ce niveau que mon travail apporte une contribution intéressante en offrant la possibilité de réduire d'avantage le bruit de fond. Ma contribution principale d'analyse concerne le développement de la sélection, de la reconstruction et l'identification des muons de basse énergie à l'aide des émulsions nucléaires. Ce travail repose sur la mise en corrélation de variables sensibles à la fois à la perte d'énergie et à la diffusion multiple. Auparavant, seule l'énergie perdue était utilisée dans les analyses de séparation . Mon étude a permis de doubler l'efficacité d'identification des muons de basse énergie ce qui va permettre d'accroître la puissance de rejet des événements de bruit de fond et de diminuer la contamination de 30%. J'ai également étudié le pouvoir des émulsions dans l'identification et la séparation des particules chargées à travers l'analyse d'un test réalisé par le groupe de Nagoya au Japon contenant des protons et des pions de différentes énergies. J'ai montré que le système de scan Européen donne des résultats comparables aux résultats obtenus par le système de scan Japonais.
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