Source de photons VUV et méthodes de caractérisation de photodétecteurs pour l'expérience nEXO

 

Thomas Brunner

Université McGill

 

Domaine : nature et interactions de la matière

Programme : établissement de nouveaux chercheurs universitaires

Concours 2018-2019

Les neutrinos sont l'une des particules les plus mystérieuses connues. La découverte selon laquelle les neutrinos possèdent en fait une infime masse non nulle (cette découverte a été récompensée par le prix Nobel de physique en 2015) laisse entrevoir la possibilité qu'ils sont en fait des particules de Majorana. Celà signifierait que les neutrinos et les antineutrinos seraient en fait identiques! Pour déterminer que les neutrinos sont des particules de Majorana, une possibilité consisterait à observer une plausible double désintégration bêta sans émission de neutrinos. Il s'agit d'une désintégration radioactive particulière interdite dans le modèle standard de la physique de particules. Jusqu'à présent, cette désintégration n'a pas été observée et les recherches se poursuivent. Dans le cadre de l'Enriched Xenon Experiment (EXO), un nouveau détecteur, appelé nEXO, est mis au point pour rechercher cette désintégration dans l'isotope du xénon 136. Ce détecteur devrait améliorer les mesures actuelles d'au moins un ordre de grandeur et devrait être construit au SNOLab (Sudbury, Ontario). Pour repousser la limite de sensibilité du nEXO, de nouvelles technologies doivent être mises au point pour dépasser les technologies actuelles. Les membres canadiens de la collaboration à l'EXO travaillent à l'élaboration de nouveaux détecteurs de photons appelés photomultiplicateurs en silicium (SiPM). L'Université McGill participe à ce développement et travaille à l'intégration et à la mise à l'essai des SiPM. 
 
Je propose de mettre au point des sources de rayonnement ultraviolet extrême et des méthodes pour évaluer le rendement de ces détecteurs de photons à base de silicium. Les sources lumineuses produiront des impulsions très courtes de photons avec une bonne résolution temporelle et un rendement contrôlable à la longueur d'onde clé de la scintillation du xénon. Elles seront une ressource importante dans le développement des détecteurs de photons pour nEXO et positionneront McGill en tant que principal collaborateur à la mise à l'essai des SiPM pendant la construction du nEXO.