PRIX
JEUNE CHERCHEUR
Ville de Clermont-Ferrand - 2010
Lauréate du Prix
Jeune Chercheur 2010
2ème accessit
Jeune Chercheur 2010
La Ville de Clermont-Ferrand soutient les jeunes chercheur·euses et valorise leurs travaux et la qualité de la recherche menée dans les laboratoires clermontois et associés.
Avec le Prix Jeune Chercheur, la Ville de Clermont-Ferrand permet à douze des jeunes thésard·es les plus brillant·es de la promotion 2009 de présenter leur travail devant un jury pluridisciplinaire, de manière attractive et lisible, afin de démontrer leur capacité de sensibilisation et de mobilisation du grand public sur les fruits de leur recherche.
Après une première sélection auprès des écoles doctorales, douze candidat·es ont été sélectionné·es et jugé·es sur leur capacité de vulgarisation scientifique en réalisant un résumé vulgarisé de leur thèse en 3000 signes, un rapport de 10 pages, suivi d'une présentation en public de 20 min. Les vidéos ci-dessous sont l'enregistrement de ma performance lors des auditions publiques du Prix Jeune Chercheur 2010.
pour ceux qui aiment bien les seul.es-en-scène
pour ceux qui aiment lire tous les détails
Résumé vulgarisé de thèse en français
Mots-clés : physique subatomique et des astroparticules, à la recherche de la matière noire
De récentes observations telles que l’étude minutieuse du bruit de fond cosmologique, l’examen de la dynamique des galaxies, ou la mesure de luminosité de lointaines supernovae ont conduit
à un nouveau modèle cosmologique appelé ΛCDM. Dans ce modèle, la densité d’énergie de l’univers serait composée principalement (73%) de la constante cosmologique Λ, appelée aussi énergie noire.
La matière ordinaire, telle que nous la connaissons, contribuerait seulement à 4%, tandis que la seconde plus grande partie (23%) serait de la matière noire (Cold Dark Matter).
Le candidat le plus souvent évoqué pour composer cette matière noire encore inconnue est le WIMP : une particule stable, non baryonique, massive et très faiblement interactive. D’un point de vue théorique, le WIMP correspondrait au neutralino, la particule supersymétrique la plus légère du modèle standard supersymétrique minimal (MSSM). Il aurait une masse entre 50 et 1000 GeV/c2, et une section efficace d’interaction avec un nucléon plus petite que 10-7 pb.
L’expérience EDELWEISS-II (Expérience pour DEtecter Les WIMPs en SIte Souterrain) utilise la détection directe pour rechercher les WIMPs. La détection directe consiste à mesurer l’énergie libérée lors d’un recul nucléaire produit par la collision élastique d’un WIMP du halo galactique sur un noyau de matière ordinaire. Les détecteurs utilisés sont des bolomètres cryogéniques (T~20mK) en germanium permettant une mesure simultanée de l’élévation de température et de l’ionisation produites. Tandis que la chaleur reflète la totalité de l’énergie déposée, l’ionisation dépend fortement du type de particule, permettant de distinguer différents types d’évènement.
Cependant du fait de sa faible probabilité d’interaction avec les nucléons, i.e. un taux d’évènement extrêmement faible (< 1 evt/kg/an), et avec un dépôt d’énergie relativement petit (< 100 keV), le signal de recul nucléaire du WIMP peut être noyé dans les reculs nucléaires induits par les neutrons. Les neutrons sont issus de la radioactivité naturelle, mais sont surtout produits lors de la diffusion profondément inélastique des muons cosmiques survivant à la traversée des 4600 mètres d’eau équivalent de roche.
Le travail de thèse qui suit est dédié à l’étude du bruit de fond induit par les muons. Il a été effectué principalement au Forschungszentrum Karlsruhe pour la mise en fonctionnement d’un détecteur de muon, appelé véto muon, et en deux différents séjours de 4 mois au CEA/Saclay pour synchroniser la détection entre les détecteurs. Le véto muon est amené à rejeter le bruit de fond induit par les muons, en associant les muons cosmiques qui passent dans le voisinage de l’expérience à des reculs nucléaires induits dans les bolomètres.
Le véto muon fonctionne depuis maintenant 3 ans et a déjà permis une bonne identification des muons et de leur gerbe en terme d’énergie et de trajectoire. Pour la première fois a été réalisée une analyse des évènements en coïncidence entre le véto muon et les bolomètres pour deux runs longs de 2007 et 2008. Des coïncidences ont été clairement identifiées, avec un taux et une distribution en accord avec la simulation précédemment réalisé. Le taux d’évènement en coïncidence est de Γcoïnc = 0.043 ± 0.015 evt /kg/jour pour une énergie de recul ER < 250 keV. La faisabilité d’une telle analyse est prometteuse pour les runs futurs où, avec le développement de nouveaux détecteurs et l’augmentation en masse et en sensibilité de l’expérience, le bruit de fond induit par les muons sera l’ultime facteur limitant.
