We consider the sensitivity of high luminosity neutrino experiments to light stable states, as arise in scenarios of MeV-scale dark matter. To ensure the correct thermal relic abundance, such states must annihilate to the Standard model via light mediators, providing a portal for access to the dark matter state in colliders or fixed targets. This framework implies that neutrino beams produced at a fixed target will also carry an additional “dark matter beam”, which can mimic neutrino scattering off electrons or nuclei in the detector. We therefore develop a Monte Carlo code to simulate the production of a dark matter beam at two proton fixed-target facilities with high luminosity, LSND and MiniBooNE, and with this simulation determine the existing limits on light dark matter. We find in particular that MeV-scale dark matter scenarios motivated by an explanation of the galactic 511 keV line are strongly constrained. / Graduate

NOMAD est une expérience de recherche des oscillations de neutrinos nu_mu -> nu_tau et nu_mu -> nu_e, placée dans le faisceau de nu_mu du SPS du CERN. L'intérêt de cette<br />recherche est lié aux problêmes des masses des neutrinos et des mélanges de<br />saveurs.<br />Cette thèse décrit une recherche des oscillations nu_mu -> nu_e fondée sur l'ensemble<br />des données de NOMAD accumulées durant les quatre années (1995-1998) de<br />son fonctionnement. La recherche de l'apparition des nu_e est faite en utilisant les<br />interactions courant chargée (CC) dans le détecteur NOMAD. La sélection des<br />interactions nu_e CC et nu_mu CC à l'aide de différents algorithmes d'identification<br />des particules dans les sous-détecteurs de NOMAD ainsi qu'à l'aide de critère<br />cinématique d'événement est étudiée ici en détail.<br />Nous montrons que NOMAD est sensible à la région des paramètres des oscillations nu_mu -> nu_e favorisée par l'expérience LSND pour les différences de masses<br />au carrée supérieures à 10 eV2/c4.<br />L'analyse étant faite "en aveugle" et l'étude des systématiques liées au faisceau se poursuivant dans la collaboration, seule une fraction des données de<br />NOMAD, l'échantillon de contrôle, a pu être utilisé pour déduire la limite supérieure de la probabilit d'oscillation nu_mu -> nu_e.