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Thèse soutenue

Etude et sélection de cristaux scintillants pour la recherche de la double désintégration bêta sans neutrino avec des bolomètres scintillants

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Auteur / Autrice : Anastasiia Zolotarova
Direction : Claudia Nones
Type : Thèse de doctorat
Discipline(s) : Physique des particules
Date : Soutenance le 24/09/2018
Etablissement(s) : Université Paris-Saclay (ComUE)
Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale Particules, hadrons, énergie et noyau : instrumentation, imagerie, cosmos et simulation (Orsay, Essonne ; 2015-....)
Partenaire(s) de recherche : établissement opérateur d'inscription : Université Paris-Sud (1970-2019)
Laboratoire : Institut de recherche sur les lois fondamentales de l'Univers (Gif-sur-Yvette, Essonne ; 1991-....)
Jury : Président / Présidente : Jules Gascon
Examinateurs / Examinatrices : Claudia Nones, Jules Gascon, Alessandra Tonazzo, Aldo Ianni, Stefanos Marnieros, Volodymyr Tretyak, Fabio Bellini
Rapporteurs / Rapporteuses : Alessandra Tonazzo, Aldo Ianni

Mots clés

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Résumé

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L'observation de la désintégration double bêta sans émission de neutrino (0ν2β) fournirait des informations essentielles sur la nature du neutrino et son échelle de masse absolue. Ce processus consiste en la transformation simultanée de deux protons en deux neutrons avec l'émission de deux électrons et aucun neutrino. Cette transition n'est possible que si les neutrinos sont égaux aux antineutrinos (nature Majorana du neutrino). Les recherches pour une désintégration à ce point rare représentent un défi technique complexe, car les expériences de prochaine génération visent des sensibilités de l'ordre de 10^27-10^28 ans afin d'avoir un potentiel de découverte élevé. Cette thèse est focalisée sur les projets LUMINEU et CUPID-Mo, développant la technique des bolomètres scintillants pour la recherche de désintégration 0ν2β avec le radio-isotope 100Mo.Les bolomètres sont des détecteurs cryogéniques mesurant l'énergie des particules déposées via un changement de température dans l'absorbeur. Si des cristaux scintillants sont utilisés comme absorbeurs, les signaux lumineux peuvent être enregistrés avec un bolomètre auxiliaire, sensible à l'énergie totale déposée par les photons de scintillation. Une telle configuration permet de séparer les particules α des γ/β, en rejetant le fond le plus difficile. La technologie des bolomètres scintillants est décrite en détail comme une option pour une future expérience cryogénique à l'échelle d'une tonne, appelée CUPID, qui peut couvrir complètement la région de masses de neutrinos dans la hiérarchie inversée.