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Evaluation du bruit de fond pi0 pour l'analyse d'apparition nu_e dans l'experience T2K. Premier étude de la phase de violation CP dans le secteur leptonique.
Athayde Marcondes De André J. P.
Thèses. Ecole Polytechnique X (22/10/2012), Michel Gonin (Dir.)
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Evaluation du bruit de fond pi0 pour l'analyse d'apparition nu_e dans l'experience T2K. Premier étude de la phase de violation CP dans le secteur leptonique.
João Pedro Athayde Marcondes De André ()1
1 :  LLR - Laboratoire Leprince-Ringuet
http://polywww.in2p3.fr/
CNRS : UMR7638 – IN2P3 – Polytechnique - X
Route de Saclay - 91128 Palaiseau Cedex
France
T2K
Evaluation of the pi0 background for the nu_e appearance search in the T2K experiment. First study of the leptonic CP violation phase.
L'expérience T2K est une expérience de recherche d'oscillation de saveur de neutrinos utilisant une base longue et la technique du faisceau hors axe. Dans T2K, un faisceau de neutrino est produit dans l'accélérateur J-PARC à Tokai, et est détecté auprès du détecteur Super Kamiokande (SK) à Kamioka, qui se situe à 295 km de Tokai. Cet accélérateur produit un faisceau très pur de nu_mu. Au cours de la propagation des neutrinos entre leur point de production et SK, ils peuvent changer de saveur. C'est ce phénomène que l'on appelle oscillation de saveur des neutrinos. L'objectif principal de T2K est de mesurer certains paramètres décrivant l'oscillation de saveur des neutrinos, et plus particulièrement les paramètres theta13 et deltaCP. Cette estimation est réalisée via la mesure de la probabilité d'oscillation nu_mu -> nu_e, par la recherche d'apparition de nu_e. En 2011, l'expérience T2K a été la première à observer l'apparition de nu_e et a ainsi pu exclure, à 2.5 sigma, une valeur nulle de theta13. Cette thèse présente le travail réalisé pour estimer l'erreur systématique de l'efficacité de reconstruction du bruit de fond pi0. Celui-ci est l'une des principales sources d'erreur affectant la recherche d'apparition de nu_e par la détection d'événements quasi-élastique à courant chargé à SK. Deux méthodes différentes et complémentaires ont été développées. Dans un premier temps, nous avons commencé le développement d'un nouvel outil qui reproduit partiellement la topologie des événements physiques, et en parallèle, nous avons crée un échantillon spécifique pour estimer l'incertitude systématique de l'efficacité de reconstruction des événements pi0. Ce dernier résultat a été utilisé dans l'analyse officielle d'apparition de nu_e publiée en 2011. Le nouvel échantillon produit sera également utilisé dans les futures analyses d'oscillation. En tenant compte de la valeur récemment mesurée de theta13 par des expériences faites auprès de réacteur, nous présentons dans cette thèse la première étude de la phase de violation CP dans le secteur leptonique (deltaCP) en utilisant les données nu_e de T2K.
The T2K experiment is an off-axis long baseline neutrino flavour oscillation experiment. In T2K, the neutrino beam produced by an accelerator at J-PARC, Tokai, is detected using the Super Kamiokande (SK) detector, Kamioka, located 295 km away from Tokai. The accelerator produce a very pure nu_mu beam. During the propagation of neutrinos between their production point and SK they may change flavour. This effect is the neutrino flavour oscillation. The main objective of T2K is to measure some parameters describing the neutrino flavour oscillation, in particular of theta13 and deltaCP. This determination is performed by measuring the nu_mu -> nu_e oscillation probability, via the nu_e appearance search. In 2011, T2K was the first experiment to observe nu_e appearance and published a 2.5 sigma evidence that theta13 is not null. In this thesis we present the work done on the evaluation of the systematic error on the pi0 background reconstruction efficiency. The pi0 background is one of the main background sources affecting the nu_e appearance search through the detection of nu_e charged current quasi-elastic events at SK. Two different and complementary approaches have been developed. First, we have started developing a new device that partially reproduces the topology of physics events. Second, we have created a specific sample to estimate the systematic uncertainty of pi0 events reconstruction efficiency. This result was used in the official 2011 nu_e search. Furthermore, results from this sample will be used in future extended oscillation analysis. We also present the first study of the leptonic CP violation phase (deltaCP) using T2K nu_e data, assuming the recently measured value of theta13 by reactor experiments.
Physique/Physique des Hautes Energies - Expérience
Physique, optique
Thèses
22/10/2012

Ecole Polytechnique
Ecole Polytechnique X
Ecole doctorale de l'Ecole Polytechnique (EDX) - ED 447
Physique
Anglais

Michel Gonin
Alain BLONDEL (président)
David LHUILLIER (rapporteur)
Thomas PATZAK (rapporteur)
Yorick BLUMENFELD (examinateur)
Pascal PAGANINI (examinateur)
Michel GONIN (directeur de thèse)

T2K – Super Kamiokande – oscillation de saveur de neutrinos – angle de mélange theta13 – phase de violation CP – bruit de fond pi0 – analyse d'oscillation
T2K, Super Kamiokande, neutrino flavour oscillation, theta13 mixing angle, CP violation phase, pi0 background, oscillation analysis
22/10/2012
Ecole Polytechnique X
Ecole doctorale de l'Ecole Polytechnique (EDX) - ED 447
Physique
Michel Gonin
Alain BLONDEL (président)
David LHUILLIER (rapporteur)
Thomas PATZAK (rapporteur)
Yorick BLUMENFELD (examinateur)
Pascal PAGANINI (examinateur)
Michel GONIN (directeur de thèse)
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