Optimization of spherical proportional counter backgrounds and response for low mass dark matter search
Optimisation du bruit de fond et de la réponse des détecteurs sphériques à gaz pour la recherche de matière noire légère
Résumé
The spherical proportional counters have been used by the NEWS-G collaboration since 2013 for dark matter search with the SEDINE detector installed at the Laboratoire Souterrain de Modane. This first detector allowed for establishing a new limit on the WIMP-nucleon cross section for WIMPs of mass less than 0.6 GeV/c². Since then, the collaboration has been working on the development of a new detector. This thesis focuses on two improved aspects of the second detector. The study of the background observed by SEDINE led to the conclusion that it is dominated by the presence of Pb²¹⁰ decay chain on the surfaces and in the materials making up the detector and its shielding. This allowed for the selection of materials and manufacturing methods to reduce the background noise of the next detector. The second development concerns the detector anode. Placed in the center of the sphere, the anode ensures the formation of the signal. The latest developments show the ability of this component to ensure the detection of single electrons while being stable and with good resolution. This study made it possible to develop a new generation of detector which will be installed at SNOLAB in 2020.
Les compteurs proportionnels sphériques sont utilisés pour la recherche de matière noire par la collaboration NEWS-G depuis 2013 avec le détecteur SEDINE installé au Laboratoire Souterrain de Modane. Ce premier détecteur a permis d'établir une nouvelle limite de la section efficace d'interaction WIMP-nucléon pour des WIMPs de masse inférieur à 0.6 GeV/c². Depuis, la collaboration travail à la mise au point d'un nouveau détecteur. Cette thèse se concentre sur deux aspects améliorés pour le second détecteur. L'étude du bruit de fond observé par SEDINE a permis de conclure que celui-ci est dominé par le présence de la chaine de désintégration du Pb²¹⁰ sur les surfaces et dans le matériaux composant le détecteur et son blindage. Ceci a permis de sélectionner des matériaux et des procédés de fabrication permettant de réduire le bruit de fond du prochain détecteur. Le second développement concerne l'anode du détecteur. Placée au centre de la sphère, l'anode assure la formation du signal. Les derniers développements montrent la capacité de ce composant à assurer la détection d'électrons uniques en étant stable et avec une bonne résolution.
Origine : Version validée par le jury (STAR)
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