La matière sombre est un mystère dans le domaine de l’astrophysique depuis déjà plusieurs années. De nombreuses observations montrent que jusqu’à 85 % de la masse gravitationnelle
totale de l’univers serait composée de cette matière de nature inconnue.
Une théorie expliquant cette masse manquante considérerait les WIMPs (Weakly Interacting
Massive Particles), particules stables, non chargées, prédites par des extensions
du modèle standard, comme candidats.
Le projet PICASSO (Projet d’Identification des CAndidats Supersymétriques à la
matière Sombre) est une expérience qui tente de détecter directement le WIMP. Le projet
utilise des détecteurs à gouttelettes de fréon (C4F10) surchauffées. La collision entre un
WIMP et le noyau de fluor crée un recul nucléaire qui cause à son tour une transition de
phase de la gouttelette liquide à une bulle gazeuse. Le bruit de ce phénomène est alors
capté par des senseurs piézoélectriques montés sur les parois des détecteurs.
Le WIMP n’est cependant pas la seule particule pouvant causer une telle transition
de phase. D’autres particules environnantes peuvent former des bulles, telles les particules
alpha où même des rayons gamma . Le système d’acquisition de données (DAQ) est aussi
en proie à du bruit électronique qui peut être enregistré, ainsi que sensible à du bruit
acoustique extérieur au détecteur. Finalement, des fractures dans le polymère qui tient
les gouttelettes en place peut également causer des transitions de phase spontanées.
Il faut donc minimiser l’impact de tous ces différents bruit de fond. La pureté du
matériel utilisé dans la fabrication des détecteurs devient alors très importante. On fait
aussi appel à des méthodes qui impliquent l’utilisation de variables de discrimination
développées dans le but d’améliorer les limites d’exclusion de détection du WIMP. / Dark matter has been a mystery for astrophysicists for years now. Numerous observations
have shown that up to 85 % of the gravitation mass of the universe is made of this
unknown type of matter. One of the theories explaining this missing mass problem considers
WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), neutral stable particles predicted
by extensions of the standard model, as possible candidates.
The PICASSO experiment (Project In Canada to Search for Supersymetric Objects)
tries to detect this particle directly. The technique uses superheated droplet detectors,
with freon (C4F10) as the active medium. When a WIMP hits the fluorine nucleus, it
creates a nuclear recoil, which in turn triggers a phase transition from a liquid droplet
to a gaseous bubble. The acoustic noise of this event is then recorded by piezoelectric
transducers mounted on the walls of the detector.
There are however other particles than the WIMPs that can trigger this phase transition.
Alpha particles, or even gamma rays can create bubbles. The Data Acquisition System (DAQ)
is also subject to electronic noise that can be picked up, and to acoustic noise coming
from an exterior source. Fractures in the polymer holding the droplets in place can also
trigger spontaneous phase transitions.
There is therefore a need to minimize the impact of these background noises. The
level of purity of the ingredients used in detector fabrication then becomes very important.
Digital processing methods are also used to develop discrimination variables that
improve the limits of detection of the WIMP.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:umontreal.ca/oai:papyrus.bib.umontreal.ca:1866/4250 |
| Date | 07 1900 |
| Creators | Archambault, Simon |
| Contributors | Zacek, Viktor |
| Source Sets | Université de Montréal |
| Language | French |
| Detected Language | French |
| Type | Thèse ou Mémoire numérique / Electronic Thesis or Dissertation |
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