Etude du bruit de fond de la double-désintegration beta sans émission de neutrino dans le détecteur Nemo 2: contribution du radon ambiant et mesure de la pollution interne de la source en $^{214}$Bi - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1995

Study of the background of beta double disintegration without neutrino emission in the Nemo 2 detector: contribution of ambient radon and measurement of the internal pollution of the $^{214}$Bi source

Etude du bruit de fond de la double-désintegration beta sans émission de neutrino dans le détecteur Nemo 2: contribution du radon ambiant et mesure de la pollution interne de la source en $^{214}$Bi

Résumé

The NEMO experiment is designed to understand the nature of the neutrino by studing the double beta decay of Mo-100 which is related to the Majorana neutrino effective mass. In this kind of experiment a good understanding of the different sources of background is crucial as only few events are expected per year at the required level of sensitivity. In this thesis we present the main theoretical and experimental aspects of the measurement of the neutrinoless double beta decay of Mo-100 with the prototype detector NEMO2. The goal of this study is to obtain a realistic interpretation of the few events detected at high energy in the two-electron channel as a background to neutrinoless double beta decay. In particular, the contribution arising from Bi-214 has been investigated. These events have been selected and analysed by means of the beta-alpha decays of Bi-214 into Pb-210. The events are characterized by a delayed track in the wire chamber and the corresponding signal is rather clean. The study has demonstrated the diffusion of Rn-222 into the detector and its contribution to Bi-214 pollution has been estimated. A measurement of the Bi-214 internal contamination of the source has been made as well as an estimation of the Bi-214 deposit due to Rn-222. As a result of this study it appears that, under the conditions of the NEM02 experiment, the Bi and Rn contributions are of the same order of magnitude as the background induced at high energy by two-neutrino double beta decay. In conclusion, the backgrounds of the neutrinoless double beta decay of Mo-100 are well understood in the NEM02 experiment leading to an extrapolation for the NEM03 experiment.
L'expérience NEMO se propose de tester la nature du neutrino et de mesurer sa masse effective en étudiant la double désintégration bêta du molybdène-100. Dans ce type d'expérience, la compréhension des différentes sources de bruit de fond est une composante essentielle de l'analyse, le signal éventuel étant de quelques événements par an à la sensibilité d'un eV. Dans ce mémoire, nous présentons les principaux aspects théoriques et expérimentaux de la mesure du processus double bêta sans neutrino avec une source de molybdène-100 placée dans le détecteur prototype NEMO 2. L'objectif de cette étude est d'interpréter les quelques événements détectés à haute énergie dans le canal à deux électrons et d'apprécier la contribution spécifique du fond engendré par le bismuth-214. Les événements issus des désintégrations de ce radio-isotope ont été sélectionnés grâce aux cascades bêta-alpha vers le plomb-210. Ces événements ont pu être signés par la présence d'une trace retardée visible dans la chambre à fils et le signal obtenu s'est avéré très propre. Nous avons mis en évidence la diffusion du radon dans le détecteur et estimé sa contribution à la pollution en bismuth-214. Une mesure de la contamination interne de la source a pu être extraite de cette analyse ainsi que la pollution superficielle due à la diffusion du radon-222. A l'issue de cette étude, il apparaît que, dans les conditions de NEMO 2, ces polluants d'origines internes et externes induisent, à haute énergie, un bruit de fond à deux électrons qui est du même ordre de grandeur que celui attendu du processus double bêta permis. En conclusion, les bruits de fond relatifs à la double-désintégration bêta sans émission de neutrino sont bien compris dans l'expérience NEMO 2 et leur connaissance permet d'envisager une extrapolation à NEMO 3.
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Identifiants

  • HAL Id : in2p3-00018142 , version 1

Citer

F. Mauger. Etude du bruit de fond de la double-désintegration beta sans émission de neutrino dans le détecteur Nemo 2: contribution du radon ambiant et mesure de la pollution interne de la source en $^{214}$Bi. Physique Nucléaire Expérimentale [nucl-ex]. Université de Caen, 1995. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨in2p3-00018142⟩
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