Séminaire étudiants (fin de la première année)

par Alessandro Morda, Fanny Hivert, Margaux Hamonet, Mathieu Aurore, Raymond Noel, Walaa Kanso

lundi 4 nov. 2013, 14:00 → 16:00 Europe/Paris

Amphiteatre (CPPM)

Alessandro Morda "Rare dipleptonic B^0_(s,d) decays" After a general introduction concerning Flavour Physics in the framework of the Standard Model, two of the so called ''golden channels'' B^0_(s,d)->l+l- (with l=mu, tau) to test Standard Model predictions and possible New Physics scenarios will be discussed, together with an overview of their experimental searches and BR measurements performed with the LHCb detector. Fanny Hivert "Tomographie Temporelle de la Densité par la Mesure des Muons (T2DM2): Simulations du flux de muons en profondeur" L'atténuation du flux de muons dépend directement de la densité des matériaux traversés. De plus, leur masse élevée leur confère un pouvoir pénétrant important sur les premières centaines de mètres de l'écorce térrestre et leur charge les rend facilement détectables. C'est pourquoi les muons peuvent être utilisés pour mesurer des variations de densité en subsurface. Des études du flux de muons, pour détecter des variations de densité, ont déjà été réalisées dans divers domaines. Depuis quelques années, leur utilisation s'est développée en géologie et plus particulièrement en volcanologie. Les études qui sont actuellement menées dans cette discipline utilisent des détecteurs du type films à émulsions nucléaires, scintillateurs ou GRPC (Glass Resistive Plate Chamber). Dans le cadre de ma thèse, qui s'inscrit dans le projet T2DM2, un autre détecteur sera utilisé: les Micromegas dans une configuration de chambre à projection temporelle (TPC). Ces détecteurs présentent des avantages importants en terme de résolutions spatiale et angulaire. Ma première année de thèse a été consacrée aux simulations du flux de muons. Les modélisations des intéractions muons/atmosphère ont été menées sur la base du modèle de Gaisser afin d'obtenir le flux de muons au niveau de la mer. Le flux atteignant le détecteur a ensuite été simulé à partir du code MUSIC (Kudryavtsev, 2008) en fonction de la profondeur et de la densité de la roche. Une attention particulière est actuellement portée sur l'étude du phénomène de diffusion des muons dans la roche. Les premières mesures du flux de muons devraient être réalisées au LSBB (Laboratoire Souterrain à Bas Bruit), à Rustrel, avant la fin de cette année 2013 puis comparées aux résultats numériques. L'objectif final est de mettre en place un réseau de détecteurs dans les galeries du LSBB pour etudier l'évolution des masses d'eau dans cette zone non saturée située au-dessus de l'acquifère de Fontaine-de-Vaucluse. Margaux Hamonet "Tomographie hybride simultanée TEP/TDM combinant détecteurs à pixels\ hybrides et modules phoswhich à scintillateurs" Contrairement à l’imagerie X ou tomodensitométrie (TDM) qui permet d’imager les différences de densité entre les différents tissus du corps et donc d’obtenir une image anatomique, l’imagerie par émission de positons (TEP) fournit des informations fonctionnelles. Ce type d’imagerie utilise en effet un traceur radioactif émetteur de positons couplé à une molécule caractéristique de la fonction d’intérêt. Ce sont les rayonnements gamma émis par paires de sens opposés et résultant de l’annihilation des positons qui sont détectés en coïncidence. Le projet de thèse consiste à développer un système d’imagerie multimodal permettant d’acquérir simultanément, et non séquentiellement comme pour les TEP/TDM commerciaux, des coupes anatomiques et fonctionnelles d’une souris. Cette technologie innovante, qui permet de corréler spatialement et en temps réel les différentes informations recherchées, combine sur un seul support rotatif les modules de détection du tomographe à positons ClearPET avec un détecteur à XPAD3 et un tube à rayons X. Le démonstrateur ClearPET est un tomographe à émission de positons pour petit animal développé à Lausanne dans le cadre de la collaboration Crystal Clear du CERN. Afin d’optimiser la sensibilité du système sans péjorer sa résolution spatiale, les modules de détection du ClearPET consistent en une double couche (phoswich) de cristaux scintillants de LSO et de LuYAP lus par un même photomultiplicateur. Ces modules sont au nombre de 21, constitués de 8 x 8 pixels et répartis sur 3 anneaux de détection incomplets du fait de la contrainte d’intégration de la partie TDM. Cette géométrie permet toutefois un échantillonnage complet de la transformée X 3D grâce à la mise en rotation continue du système. Cependant, du fait de cette géométrie partielle, de la taille et de l’efficacité de détection des rayonnements gamma par les cristaux, il est nécessaire, entre autres, de corriger les artefacts afin de pouvoir obtenir une information quantitative sur notre image. Cette étape est appelée normalisation et elle constitue mon premier travail pour cette thèse. La caméra XPAD3 quant à elle est constituée de 500 millions de pixels de 130 x 130 μm2 (560 x 960) en silicium et a été développée au sein de l’équipe imXgam du CPPM. La propriété de cette caméra réside en la capacité des pixels à détecter chaque photon de manière individuelle. Chaque pixel possède en effet sa propre électronique de lecture et il est possible de mettre en place un seuillage électronique en énergie et de compter chaque photon en comparant son énergie au seuil fixé préalablement. Cette particularité de la caméra est particulièrement intéressante puisqu’elle va nous permettre de travailler à moindre flux avec des mesures sans bruit de courant noir. La caméra XPAD3 est intégrée face à la source de rayons X sur le rotateur contenant les détecteurs TEP et l’électronique de lecture des deux modalités. Tous ces composants sont alimentés grâce à des balais tournants. Les deux systèmes TEP et TDM sont opérationnels individuellement et il a déjà été démontré que le ClearPET est parfaitement capable d’opérer en régime de fonctionnement simultané moyennant un blindage de ses modules adapté. Il reste aujourd’hui à mettre en œuvre une parfaite synchronisation des deux modalités sur le plan instrumental. Il faut de plus réfléchir au format des données TDM et à la définition de protocoles d’acquisition puisqu’il est indispensable de travailler à très faible flux pour ne pas augmenter la dose absorbée dans l’animal, tout en acquérant des données pendant toute la durée du scan TEP. Mathieu Aurore "Optical follow-up of high energy neutrinos detected by the ANTARES telescope" One of the main goals of the ANTARES telescope is to understand the origin of cosmic rays: they were discovered a century ago but we still do not know where and how they are accelerated. Potential astrophysical sources are gamma-ray bursts (GRBs) and core collapse supernovae (ccSNe) which are transient sources as they emit only for a limited time period. To enhance the sensitivity of ANTARES to such sources, a program based on coincident observations of neutrinos and optical signals has been develop. This program, TAToO, includes a network of robotic optical telescopes which is triggered when an “interesting” neutrino is detected by ANTARES. My work is to analyze images taken by these telescopes to find an optical counterpart to a neutrino emission which could come from a GRB or a SN. During my first year, I developed a new pipeline for image analysis based on the subtraction method. Raymond Noel "Etude de l’adsorption des gaz nobles radioactifs dans des substrats organiques microporeux et son application en physique du neutrino" Le radon est un gaz radioactif naturellement présent dans l’air (5 à 1000 Bq/m 3), il constitue une grande part de la radioactivité naturelle et serait la seconde cause de cancer du poumon juste après la cigarette. Ce gaz est également responsable de bruit de fond important dans certaines expériences de physique des particules tel que super NEMO. Dans ces expériences il faut atteindre des concentrations très faibles en radon (de l’ordre de 0.1mBq/m3). Pour cela il est important d’avoir des adsorbants efficaces et relativement purs (pas de traces d’uranium), ce qui exclut l’utilisation de composés tel que les zéolites. Le but de ce projet consiste à synthétiser de nouveaux composés organiques microporeux, tel que des polymères dendritiques, mais aussi de tester des matériaux déjà existant adsorbant le radon (charbons actifs, tamis moléculaires organiques...). Le charbon actif est un matériau microporeux et possédant une grande surface spécifique déjà connue pour adsorber les polluants comme les COVs (composés organiques volatiles) ou encore le radon. L’étude de ces composés pourra nous informer sur les paramètres importants permettant une adsorption efficace du radon. Walaa Kanso "Study of penguin contributions in the measurement of the phase phis in Bs -> J/psi phi decays at LHCb" The CP violating phase phi_s, is caused by the interference between direct decays Bs -> J/psi phi and through Bs-Bsbar oscillations. This phase is an excellent probe for the discovery of physics beyond the Standard Model. LHCb has obtained the world’s most precise value of the phase phi_s, which is consistent with the Standard Model, but does not exclude the presence of New Physics in phi_s. To detect it, the determination of the sub-dominant penguin contributions from the Standard Model becomes crucial now. We present the study of penguin diagrams in phi_s via the control channel Bs -> J/psi K*0.