M1/M2: Ajustements paramétriques globaux des données d’oscillation des neutrinos solaires
Les neutrinos sont les particules fondamentales massives les plus légères de l’univers. La découverte des oscillations de saveur des neutrinos (phénomène par lequel les neutrinos changent de type de particule au cours de leur propagation dans l’espace), réalisée par les expériences Super-Kamiokande et SNO en 1998 et 2001 respectivement, a constitué l’un des développements les plus importants de la physique des particules contemporaine. Aujourd’hui encore, de nouvelles expériences telles que DUNE, JUNO et Hyper-Kamiokande cherchent à effectuer des mesures précises de ces oscillations.
Les oscillations de neutrinos sont observées (principalement) dans quatre régimes : les neutrinos produits artificiellement dans les réacteurs nucléaires, ceux générés dans les accélérateurs de particules, ceux issus de l’impact des rayons cosmiques dans l’atmosphère, et enfin les neutrinos émis par le Soleil. Ces neutrinos solaires sont extrêmement abondants, et mesurer la disparition des neutrinos de type électronique vers d’autres types constitue un outil d’étude particulièrement riche pour la physique des oscillations.
Le groupe Neutrino du LAPP, dans le cadre de sa participation à l’expérience DUNE, joue un rôle essentiel dans le développement de la mesure des paramètres d’oscillation des neutrinos solaires. À l’heure actuelle, les contraintes les plus strictes proviennent d’ajustements globaux menés par des phénoménologues, qui cherchent à combiner les prédictions théoriques et les différentes mesures en approximant les conditions expérimentales (par exemple la résolution en énergie).
Alors que nous entrons dans l’ère des mesures de précision des oscillations de neutrinos, les limites de ces ajustements globaux — notamment le fait qu’ils doivent supposer les réponses expérimentales et leurs corrélations — deviennent de plus en plus pertinentes. Heureusement, des expériences de référence sur les neutrinos solaires (SNO, Super-Kamiokande) publient également des ajustements paramétriques des probabilités d’oscillation, indépendants de tout modèle, qui peuvent être utilisés dans un ajustement global plus robuste, bien que moins puissant.
Le rôle du stagiaire consistera à adapter l’outil d’ajustement des oscillations de neutrinos développé au LAPP afin d’y inclure les probabilités d’oscillation paramétriques publiées par les expériences. De cette manière, il ou elle produira un ajustement global des contraintes indépendant de tout modèle. Plus précisément, le stagiaire devra programmer un terme dans le χ2 incluant le vecteur des coefficients décrivant paramétriquement l’oscillation ainsi que sa matrice de covariance (tous deux fournis par les expériences actuelles).
Par ailleurs, la majeure partie du travail consistera à se familiariser avec les méthodes d’ajustement appliquées aux données d’oscillation des neutrinos — un sujet mêlant fortement statistique et physique, très formateur pour tout futur physicien des particules — avec, à la clé, la possibilité d’une publication scientifique.
Informations:
Expérience: DUNE
Responsable de stage: Andres Lopez Moreno
Email: andres.lopezmoreno@lapp.in2p3.fr