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Measurement of the 2\nu\beta\beta decay of ^100Mo to the excited 0^+_1 state in the NEMO3 experiment
VALA L.
Thèses. Université Paris Sud - Paris XI (24/09/2003), Lalanne Dominique (Dir.)
[oai:tel.archives-ouvertes.fr:tel-00005471] - http://tel.archives-ouvertes.fr/tel-00005471
Measurement of the 2\nu\beta\beta decay of ^100Mo to the excited 0^+_1 state in the NEMO3 experiment
Ladislav VALA1
1 :  LAL - Laboratoire de l'Accélérateur Linéaire
http://www.lal.in2p3.fr/
CNRS : UMR8607 – IN2P3 – Université Paris XI - Paris Sud
Centre Scientifique d'Orsay B.P. 34 91898 ORSAY Cedex
France
Thèses
24/09/2003
Le détecteur NEMO3 a été conçu pour l'étude de la double désintégration bêta et particulièrement pour la recherche de la double désintégration bêta sans émission de neutrino ($0\nu\beta\beta$). La sensibilité attendue pour la désintégration $0\nu\beta\beta$ est, en terme de la demi-vie de l'ordre de $10^(25)$~ans, en terme de masse effective du neutrino cela correspond à une sensibilité (0,3 -- 0,1)~eV. Le processus $0\nu\beta\beta$ représente aujourd'hui le test de la nature Majorana du neutrino le plus prometteur. Le détecteur a été construit au Laboratoire Souterrain de Modane (LSM) en France par la collaboration internationale (France, Russie, République Tchèque, États-Unis, Royaume-Uni, Finlande et Japon). La prise de donnée a commencé en mai 2002 et continue actuellement. La masse de $^(100)$Mo dans le détecteur (7~kg) permet une mise en évidence de la double désintégration bêta avec émission de deux neutrinos ($2\nu\beta\beta$) du $^(100)$Mo vers l'état excité $0^+_1$ (canal eeN$\gamma$). Les simulations Monte-Carlo de l'effet et de tous les types de bruit de fond ont été effectuées pour définir un ensemble des critères de sélection appropriés. D'autre part des runs avec des sources du $^(208)$Tl et du $^(214)$Bi ainsi que des simulations Monte-Carlo de ces données ont montré que le seul bruit de fond significatif dans le canal eeN$\gamma$ vient du radon qui avait pénétré à l'intérieur de la chambre à fils de NEMO3. Les données expérimentales acquises de mai 2002 à mai 2003 ont été analysées pour déterminer le signal dû à la désintégration $2\nu\beta\beta$ du $^(100)$Mo vers l'état excité $0^+_1$ et le niveau de bruit de fond correspondant. Le résultat est donné sous la forme d'un intervalle de valeurs de la demi-vie au niveau de 95\% de confiance. Cela correspond à une mise en évidence du processus au niveau de confience de quatre écarts standards.
The NEMO3 detector was designed for the study of double beta decay and in particular to search for the neutrinoless double beta decay process ($0\nu\beta\beta$). The intended sensitivity in terms of a half-life limit for the $0\nu\beta\beta$ decay is of the order of $10^(25)$~yr which corresponds to an effective neutrino mass $\langle m_\nu \rangle$ on the level of (0.3 -- 0.1)~eV. The $0\nu\beta\beta$ process is today the most promising test of the Majorana nature of the neutrino. The detector was constructed in the Modane Underground Laboratory (LSM) in France by an international collaboration including France, Russia, the Czech Republic, the USA, the UK, Finland, and Japan. The experiment has been taking data since May 2002. The quantity of $^(100)$Mo in the detector (7~kg) allows an efficient measurement of the two-neutrino double beta decay ($2\nu\beta\beta$) of $^(100)$Mo to the excited $0^+_1$ state (eeN$\gamma$ channel). Monte-Carlo simulations of the effect and of all the relative sources of background have been produced in order to define a set of appropriate selection criteria. Both Monte-Carlo simulations and special runs with sources of $^(208)$Tl and $^(214)$Bi showed that the only significant background in the eeN$\gamma$ channel comes from radon that penetrated inside the wire chamber of NEMO3. The experimental data acquired from May 2002 to May 2003 have been analysed in order to determine the signal from the $2\nu\beta\beta$ decay of $^(100)$Mo to the excited $0^+_1$ state and the corresponding background level. The physical result, which was obtained at the level of four standard deviations, is given in the form of an interval of half-life values at 95\% confidence level.
Physique/Physique des Hautes Energies - Expérience

Université Paris Sud - Paris XI
http://www.lal.in2p3.fr/presentation/bibliotheque/publications/
LAL 03-51; LAL 03-51
Anglais

Lalanne Dominique

neutrino – double désintégration bêta – molybdène – $^{100}$Mo – simulations Monte-Carlo – bruit de fond
neutrino, double beta decay, molybdenum, $^{100}$Mo, Monte-Carlo simulations, background
24/09/2003
Université Paris Sud - Paris XI
Lalanne Dominique
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