Conception d’une expérience bas-bruit pour la détection de transitions neutron-neutron caché et recherche de contraintes sur la proximité d’une brane cachée dans le bulk

Résumé

Dans de nombreux travaux théoriques, notre univers visible est une 3-brane (un défaut topologique à 3 dimensions spatiales) au sein d’un espace-temps à plus de 4 dimensions, et coexisterait avec d’autres 3- branes cachées. Il est crucial de contraindre expérimentalement ces modèles au cœur de nombreuses approches au-delà du modèle standard des particules ou du modèle cosmologique ΛCDM. Cette thèse vise à mener à bien le projet MURMUR, qui fait l’objet d’une collaboration franco-belge, et qui a pour but de développer et de réaliser une expérience dite de neutrons passe-murailles, et d’explorer les conséquences théoriques des résultats expérimentaux obtenus. Les 3-branes cachées peuvent être contraintes dans la mesure où l’échange de matière entre mondes branaires est possible avec une probabilité d’échange p. Un neutron n peut se transformer en un neutron caché n0, lorsqu’il est diffusé par un noyau, avec une section efficace σ(n → n)∼ σE (n → n0 ) p, où σE est la section efficace élastique classique. Les neutrons cachés pourraient donc être générés dans le modérateur d’un réacteur nucléaire (dans notre cas le BR2 au SCK·CEN à Mol), où un flux de neutrons élevé subit de nombreuses collisions élastiques. Situés dans un autre monde branaire, les neutrons cachés interagiraient très faiblement avec la matière et s’échapperaient librement du réacteur en évitant le blindage. Par ailleurs, le processus d’échange inverse permettrait de les détecter près du réacteur - avec une efficacité proportionnelle à p - grâce à un matériau capable de régénérer les neutrons cachés en neutrons visibles. L’essentiel du projet consistera donc à développer un détecteur de neutrons à très faible bruit qui permettrait de détecter la réapparition de neutrons pour en contraindre la physique associée. À cette fin, seront nécessaires : la conception d’un blindage et d’une chaîne de détection de neutrons, ainsi que les simulations numériques Monte Carlo requises. De plus, des calculs fondamentaux seront réalisés pour contraindre expérimentalement les scénarios théoriques existants dans la littérature via une approche phénoménologique dont le formalisme mathématique est de la théorie classique du champ.

la date de réponse	29 oct. 2021
langue originale	Français
L'institution diplômante	Universite de Namur
Sponsors	Fund for Research Training in Industry and Agriculture (FRIA)
Superviseur	Guy Terwagne (Promoteur), Michael Sarrazin (Copromoteur), Philippe Lambin (Président), Dominique Lambert (Jury), Stéphanie Roccia (Jury) & Patrick Peter (Jury)