L’établissement de la nature de Majorana ou de Dirac du neutrino constitue l’une des interrogations fondamentales de la physique des particules contemporaines. A ce jour, l’observation d’une double désintégration bêta sans émission de neutrinos reste le moyen le plus sensible pour lever cette indétermination. L’objectif du programme de Recherche et Développement R2D2 (Rare Decays with Radial Detector) est de développer un concept nouveau de détection afin de mettre en évidence ce processus de désintégration extrêmement rare. Le concept exploité est celui du détecteur SPC (Spherical Proportional Counter) proposé par I. Giomataris en 2007, opérant avec l’isotope 136 du xénon, porté à haute pression (40 bar). Les atouts de ce détecteur sont multiples : simplicité mécanique et électronique (un seul canal de lecture), confinement d’une grande masse d’isotope dans un petit volume et très bas bruit de fond possible. Considéré comme un attribut essentiel à la recherche de cette désintégration, l’objectif premier du développement a consisté à démontrer que ce type de détecteur permettait d’atteindre une résolution en énergie de 1% FWHM dans la région d’intérêt de la possible désintégration du Xe 136. Pour ce faire, un prototype de SPC de 40 cm de diamètre a été réalisé puis testé au Laboratoire de Physique des 2 Infinis de Bordeaux. L’analyse des résultats obtenus avec ce détecteur fait l’objet de cette thèse. Suite à la présentation des enjeux et de l’état des recherches concernant la désintégration ββ0ν, ce travail présente l’instrument développé, les simulations de ce détecteur, ainsi que l’exploitation des mesures expérimentales. Il y sera notamment démontré que pour un gaz d’Argon, une résolution en énergie de 1.1% FWHM est atteinte, mais aussi que l’exploitation coïncidente des signaux d’ionisation et des signaux de scintillation est possible dans ce type de détecteur.
