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Vers la découverte de la violation de symétrie de Charge-Parité dans les oscillations de neutrinos

Year: 2025
Type: dissertation
Abstract: Les mesures des oscillations de neutrinos sont essentielles pour répondre à deux grandes questions ouvertes de la physique des particules : l’ordre des masses des neutrinos et la possible violation de la symétrie Charge‑Parité dans le secteur leptonique. Résoudre ces questions fournirait un éclairage déterminant sur l’origine de la masse des neutrinos et pourrait profondément modifier notre compréhension de la physique fondamentale. Dans la première partie du manuscrit, je présente les résultats de la récente analyse des oscillations de neutrinos de T2K. J’y expose d’abord le cadre phénoménologique décrivant les oscillations, en insistant sur les aspects pertinents pour les expériences à longue ligne de base. L’intégralité de la chaîne d’analyse est ensuite décrite, guidant le lecteur à travers chaque étape. J’ai réalisé la phase finale de l’analyse—l’ajustement aux données du détecteur lointain. J’y détaille la méthodologie et les résultats de l’inférence des oscillations, qui incluent des mesures améliorées des paramètres δcp, sin^2 θ13, sin^2 θ23, Δm^232 ainsi que de l’ordre des masses. Une attention particulière est portée au traitement statistique des données : je systématise l’ensemble des méthodes fréquentistes utilisées pour l’analyse des détecteurs dans T2K puis développe de nouvelles approches qui renforcent la robustesse statistique des résultats, notamment pour les tests de conservation CP, la détermination de l’octant de θ23 et l’évaluation du degré d’adéquation des ajustements. Bien que T2K et les autres expériences à longue ligne de base en cours aient considérablement fait progresser notre compréhension des oscillations de neutrinos, leurs mesures demeurent limitées par la précision statistique. Aborder les questions restantes, telles que l’existence d’une violation CP dans le secteur leptonique, la valeur exacte de θ23 et l’ordre des masses, nécessite une nouvelle génération d’expériences. Hyper‑Kamiokande, troisième génération d’expérience à longue ligne de base au Japon, dispose d’un programme de physique ambitieux visant à résoudre ces enjeux. Dans la deuxième partie de cette thèse, je me concentre sur le programme longue ligne de base d’Hyper‑Kamiokande: j’y présente la première étude officielle de sensibilité complète utilisant des neutrinos d’accélérateur, décris le cadre d’analyse et rapporte les sensibilités projetées, mettant en évidence la capacité attendue de l’expérience à mesurer avec précision les paramètres d’oscillation. Pour exploiter pleinement le volume élevé de données qu’Hyper‑Kamiokande devrait fournir, un contrôle précis des incertitudes systématiques, et en particulier de celles liées à la réponse du détecteur, devient crucial. Relever ce défi impose le développement d’une électronique de lecture avancée et haute performance. Dans ce contexte, l’ASIC HKROC a été conçu pour répondre aux exigences techniques strictes du détecteur d’Hyper‑Kamiokande. J’ai mené des tests de performance exhaustifs de la dernière version du HKROC, intervenant à toutes les étapes — de l’installation matérielle à l’analyse des données. La méthodologie de test, les procédures d’analyse et les mesures obtenues, présentées dans ce manuscrit, démontrent que le HKROC offre une résolution temporelle sub‑nanoseconde et des mesures de charge précises sur une large dynamique, confirmant sa pertinence pour les futurs détecteurs de neutrinos de nouvelle génération.
Language: English
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7106479074
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