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Détermination des paramètres d'oscillation des neutrinos avec le détecteur KM3NeT/ORCA
No full textLes oscillations des neutrinos sont l’un des puzzles les plus intrigants dans ledomaine de la physique des particules. L’étude de ce phénomène peut se fairevia les neutrinos atmosphériques, produits par les rayons cosmiques interagissantavec l’atmosphère terrestre. Le détecteur KM3NeT/ORCA, situé dans la mer Mé-diterranée, est un détecteur de neutrinos d’un volume 1 km3 et est doté d’unetechnologie de pointe qui a le potentiel de fournir de nouvelles informations surles oscillations des neutrinos atmosphériques. À 2 500 mètres de profondeur, enmer au large de La Seyne-sur-Mer, le détecteur prend la forme d’un assemblagede lignes s’étendant chacune sur 200 mètres. Chaque ligne comporte 18 modulesoptiques espacés de 10 mètres les uns des autres. Le détecteur est maintenu enplace par une ancre d’environ une tonne et une bouée qui maintiennent chaqueligne verticale.Ce travail de doctorat est la première étude complète d’analyse de données me-née au sein de la collaboration KM3NeT visant à évaluer la sensibilité du détecteurKM3NeT/ORCA aux oscillations des neutrinos atmosphériques et à mesurer lesparamètres d’oscillation ∆m^231 et θ23.Ce travail de recherche commence par une étude détaillée de l’échantillon dedonnées ORCA-6 utilisé dans l’analyse des oscillations des neutrinos, ainsi quedes simulations Monte Carlo correspondantes des (anti)neutrinos atmosphériques(les interactions de courant chargé CC et courant neutre NC), des muons atmo-sphériques et des événements de bruit pur. L’ensemble de données analysées danscette étude correspond à 402 jours de détéction avec 6 unités de détéctions, dont le nombre total des événement excède 280M. L’acquisition de ces données s’est faiteentre 2020 et 2021, où les conditions maritimes étaient optimales, i.e peu de bio-luminescence, ainsi que les conditions opérationnelles, i.e pas d’incident techniquemajeur.Une fois que les séries de données de bonne qualité sont définies, le processusde sélection des événements neutrinos est décrit. Ce dernier implique la définitionde seuils sur des paramètres unidimensionnels ou bidimensionnels pour rejeter lesdeux événements principaux de bruit de fond : les muons atmosphériques et le bruit pur. La détermination de ces seuils se fait en considérant les caractéristiquesdes événements nécessaires pour mesurer θ23 et ∆m^2 31. Un total de 1240 candidats neutrinos sont sélectionnés à l’intérieur du volume détecteur KM3NeT/ORCA-6, sur une période totale de 402 jours pendant 2020-2021, avec des énergies entre 5 et 50 GeV.Il faut noter que la sélection est biaisée car seuls les événements avec une reconstruction de type "trajectoire" (tracks) étaient disponibles, il n’y a donc pas d’événements de type "douche" (shower) dans la sélection.La séléction des neutrinos est utilisé pour établir les fonctions de réponse dudétecteur et remplir un histogramme bidimensionnel avec leur énergie et leur anglezénithal reconstruits comme axes respectifs. Une comparaison est alors faite entrece dernier et des histogrammes obtenus à partir d’ensembles de simulations avec divers paramètres d’oscillation, en tenant compte de tous les effets systématiques quipeuvent influencer l’étude. L’ensemble de simulation optimal qui décrit les donnéesest déterminé grace à l’utilisation de la méthode du maximum de vraisemblance.Les paramètres d’oscillation qui décrivent le mieux les données sont determinés. Cesrésultats se situent dans la plage de valeurs attendue des expériences en cours, etsont très prometteurs pour l’analyse future des oscillations des neutrinos avec ledétecteur complet ORCA-115.Une nouvelle approche pour étudier l’impact des paramètres de nuisance sur lamesure de ∆m^2 31 et θ23 est présentée et discutée, ainsi que l’amélioration potentiellede la sensibilité aux oscillations des neutrinos avec l’ensemble de données considérédans ce travail.Neutrino oscillations are one of the most intriguing puzzles in the field of particle physics. The study of atmospheric neutrinos, which are produced by cosmic rays interacting with the Earth's atmosphere, has been an important tool for investigating this phenomenon. The KM3NeT/ORCA detector, located in the Mediterranean Sea, is a state-of-the-art 1 km^3 neutrino detector that has the potential to provide new insights into atmospheric neutrino oscillations.This PhD work is one of the first complete data analysis studies conducted in the KM3NeT collaboration aiming at evaluating the sensitivity of the KM3NeT/ORCA detector to the atmospheric neutrino oscillations and to measure the Delta m_{31}^2 and theta_{23} oscillation parameters.This work starts with a detailed study of the ORCA-6 data sample used in the neutrino oscillations analysis, alongside its corresponding Monte Carlo simulations of atmospheric neutrinos, atmospheric muons and pure noise events. It continues by describing a novel method for identifying good quality data acquisition runs to be used for the analysis, by using unsupervised machine learning techniques such us the Extended Isolation Forest algorithm to identify outliers. The results are then compared against classical run selection techniques adopted by the KM3NeT collaboration.Once the good quality runs are defined, the neutrino events selection process is described, which results in a total of 1240 neutrino candidates being selected inside the KM3NeT/ORCA-6 detector volume, in a total time period of 402 days during 2020-2021, with energies between 5 to 50 GeV. The chosen group of neutrino candidates is used to establish the detector's response functions and to fill a two-dimensional histogram with their reconstructed energy and zenith angle as the respective axes. A comparison is then made between the latter and histograms obtained from simulation sets with various oscillation parameters, taking into account all the systematic effects that can influence the study. The optimal simulation set that describes the data is determined through the use of the maximum likelihood method. The oscillations parameters that describe best data are found to be theta_{23} [deg] = 45.4_{-5.7}^{+5.6} pm 0.3 and Delta m_{31}^2 [10^{-3} eV^2] = 1.95_{-0.21}^{+0.24} pm 0.17, which align with the findings presented by the world best average results (Nufit 5.0). These results fall within the expected range of values of ongoing experiments and are very promising for future neutrino oscillations analysis with the complete ORCA-115 detector.A novel approach to study the impact of the nuisance parameters on the measurement of Delta m_{31}^2 and theta_{23} is presented and discussed, alongside the potential improvement of the neutrino oscillations sensitivity with the data set considered in this work
Indirect search for dark matter with the Antares telescope
No full textL'un des problèmes les plus intéressants de la physique moderne est celui de la matière noire de l'Univers, qui reste de nature insaisissable. L'existence de la matière noire est inférée par des preuves indirectes telles que les mesures des courbes de rotation des galaxies, des dispersions de vitesse des galaxies dans les amas galactiques et les effets de lentille gravitationnelle. Ces observations fournissent des preuves sur l'existence d'une matière invisible dominant notre Univers. Il n'existe cependant aucune indication claire sur sa nature. Les observations actuelles en font le constituant dominant de l'Univers, par opposition à la matière baryonique "normale". Deux solutions sont proposées pour résoudre ce mystère. La première est basée sur une modification de la loi de la gravité comme dans la dynamique newtonienne modifiée qui pourrait expliquer les divergences entre prédictions et observations de la dynamique des masses dans l'Univers. L'autre idée consiste à proposer l'existence d'une nouvelle particule massive qui n'interagit pas avec la lumière (appelée WIMP pour "Weakly Interactive Massive Particle"), mais pouvant influencer la matière lumineuse par gravité. Plusieurs théories proposent l'existence de telles nouvelles particules. La plus célèbre de ces théories est la supersymétrie, qui est une extension du Modèle Standard de la Physique des Particules. Si l'un des partenaires supersymétriques des bosons neutres est une particule stable et le plus léger de tous les superpartenaires, il devient alors un candidat idéal pour la matière noire. La supersymétrie est en général le cadre le plus favorable pour l'existence de la matière noire.The early history of modern physics have been full of problems fixed with un-orthodox yet brilliant solutions. From the Hydrogen electron orbit, black bodyradiation and the ultraviolet catastrophe, to the perihelion precession of Mercury.Quantum Mechanics and General Relativity not only solved these problems butthey opened the path to new observations and predictions about the Universe welive in and the introduction of new problems to be solved.One of the more modern problems we are facing today in physics is the largediscrepancy among measurements of the visible mass in the Universe and the pre-dictions of laws of gravity. An indisputable mass of evidence from different partsof observational cosmology is showing again and again that the observed lumi-nous mass in the Universe constitutes a tiny fraction of the matter that actuallyexists. The proposed solutions of this problem comes in two completely differentflavors. One proposed solution is that the laws of gravity are not the same in thelimit of tiny accelerations. Theories of modified gravitational dynamics proposea non-linear term in Newton law of gravity that becomes relevant at small accel-erations which in turn can explains the missing matter. The other solution to themissing matter is the introduction of new type of matter that does not interact withlight, making it invisible yet inferred to exist by its gravitational effect. The newmatter becomes a new elementary particle to be added to list of already knownelementary particles. While there are many candidates to this new elementaryparticle the favored one is called a WIMP or Weakly Interacting Massive Particle
La détermination de la hiérarchie de masse des neutrinos avec KM3NeT/ORCA
No full textORCA (Recherche d'Oscillations avec les Rayons Cosmiques dans l'Abysse) est un détecteur TCherenkov de neutrinos à l'échelle des mégatonnes, actuellement en construction par la collaboration KM3NeT, à 2450m de profondeur dans la mer Méditerranée.Les neutrinos atmosphériques traversent la Terre le long d'un large éventail de lignes des bases, en subissant des effets de matière qui augmentent les oscillations des neutrinos avec énergies de l'ordre de peu GeV, qui dépendent de l'hiérarchie de masse des neutrinos (NMH).La conception d' ORCA comprise une dense configuration de modules optiques, qui contiennent 31 photomultiplicateurs (PMTs) de 72 mm, qui exploitent les excellentes propriétés de l'eau de la mer pour reconstruire à la fois les cascades (principalement νe) et les traces (principalement νμ) jusqu'à quelques GeV.Il est prévu que ORCA mesurera la NMH avec une signification statistique plus grand que 3σ après avoir pris des données pour quelques années.Ce travail s'axe sur la reconstruction d' événements ainsi que les méthodes et résultats des études de sensibilité à l'hiérarchie de masse et aux paramètres d'oscillation θ₂₃ et Δm₃₂².ORCA (Oscillation Research with Cosmics in the Abyss) is a megaton-scale Cherenkov neutrino detector currently under construction by the KM3NeT collaboration, at a depth of 2450m in the Mediterranean Sea.Atmospheric neutrinos cross the Earth along a wide range of baselines, undergoing matter effects which enhance neutrino oscillations in the few GeV energy range with a dependence on the neutrino mass hierarchy (NMH).The ORCA design consists of a dense configuration of optical modules, containing 31 3'' photomultiplier tubes (PMTs), exploiting the excellent optical properties of deep seawater to reconstruct both cascade events (mostly νe) and track events (mostly νμ) down to a few GeV.ORCA is expected to measure the NMH with a median significance greater than 3σ after a few years of operation.This work focuses on event reconstruction, as well as the methods and results of the sensitivity studies for the measurement of the mass hierarchy and the oscillation parameters θ₂₃ and Δm₃₂²
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Get PDFThe present study examines one of the fundamental aspects of author co-citation analysis (ACA) - the way co-citation
counts are defined. Co-citation counting provides the data on which all subsequent statistical analyses and mappings
are based, and we compare ACA results based on two different types of co-citation counting - the traditional type that
only counts the first one among a cited work's authors on the one hand and a non-traditional type that takes into
account the first 5 authors of a cited work on the other hand. Results indicate that the picture produced through this non-traditional author co-citation counting contains more coherent author groups and is therefore considerably clearer. However, this picture represents fewer specialties in the research field being studied than that produced through the traditional first-author co-citation counting when the same number of top-ranked authors is selected and analyzed. Reasons for these effects are discussed
Variations on the Author
Get PDF“Variations on the Author” discusses two of Eduardo Coutinho’s recent films (Um Dia na Vida, from 2010, and Últimas Conversas, posthumously released in 2015) and their contribution to the general question of documentary authorship. The director’s filmography is characterized by a consistent yet self-effacing form of authorial self-inscription: Coutinho often features as an interviewer that rather than express opinions propels discourses; an interviewer that is good at listening. This mode of self-inscription characterizes him as an author who is not expressive but who is nonetheless markedly present on the screen. In Um Dia na Vida, however, Coutinho is completely absent form the image, while Últimas Conversas, on the contrary, includes a confessional prologue that moves the director from the margins to the center of his films. This article examines the ways in which these works stand out in the filmography of a director who offers new insights into the notion of cinematic authorship
Appropriate Similarity Measures for Author Cocitation Analysis
Get PDFWe provide a number of new insights into the methodological discussion about author cocitation analysis. We first argue that the use of the Pearson correlation for measuring the similarity between authors’ cocitation profiles is not very satisfactory. We then discuss what kind of similarity measures may be used as an alternative to the Pearson correlation. We consider three similarity measures in particular. One is the well-known cosine. The other two similarity measures have not been used before in the bibliometric literature. Finally, we show by means of an example that our findings have a high practical relevance.information science;Pearson correlation;cosine;similarity measure;author cocitation analysis
Status of the KM3NeT Mediterranean Sea neutrino telescope
Get PDFThe status and physics performance of the KM3NeT neutrino telescope in the Mediterranean Sea neutrino are presented
Search for high energy cosmic neutrino point sources with ANTARES
No full textL'objectif de cette thèse est la recherche des neutrinos cosmiques de haute énergie émis par des sources ponctuelles avec le télescope à neutrino ANTARES. La détection des neutrinos cosmiques de haute énergie peut apporter des réponses à des problèmes importants comme l'origine des rayons cosmiques et les procédures d'émission des rayons gamma. Dans la première partie de la thèse, le flux des neutrinos émis par des sources galactiques et extragalactiques et le nombre des évènements qui peut être détecté par ANTARES sont estimés. Cette étude utilise les spectres des rayons gamma des sources connues en tenant compte de l'absorption de ces rayons par la lumière extragalactique diffuse. Dans la deuxième partie de la thèse, le pointage absolu du télescope ANTARES est étudié. Étant situé à une profondeur de 2475 m dans l'eau de mer, l'orientation du détecteur est déterminée par un système de positionnement acoustique qui utilise des ondes de basse et haute fréquences entre la surface de la mer et le fond. La troisième partie de la thèse est la recherche des sources ponctuelles de neutrinos avec les données d'ANTARES. L'algorithme de recherche est basé sur une méthode de maximisation du rapport de vraisemblance. Il est utilisé dans deux stratégies de recherche; "la stratégie de recherche avec des sources candidates" et "la stratégie de recherche dans tout le ciel". L'analyse des données de 2007+2008 n'a pas marqué une découverte. Les meilleures limites supérieures au monde sur les flux de neutrinos provenant des différentes sources dans l'Hémisphère Sud sont établies.The aim of this thesis is the search for high energy cosmic neutrinos emitted by point sources with the ANTARES neutrino telescope. The detection of high energy cosmic neutrinos can bring answers to important questions such as the origin of cosmic rays and the gamma rays emission processes. In the first part of the thesis, the neutrino flux emitted by galactic and extragalactic sources and the number of events which can be detected by ANTARES are estimated. This study uses the measured gamma ray spectra of known sources taking into account the gamma ray absorption by the extragalactic background light. In the second part of the thesis, the absolute pointing of the ANTARES telescope is evaluated. Being located at a depth of 2475 m in sea water, the orientation of the detector is determined by an acoustic positioning system which relies on low and high frequency acoustic waves measurements between the sea surface and the bottom. The third part of the thesis is a search for neutrino point sources in the ANTARES data. The search algorithm is based on a likelihood ratio maximization method. It is used in two search strategies; "the candidate sources list strategy" and "the all sky search strategy". Analysing 2007+2008 data, no discovery is made and the world's best upper limits on neutrino fluxes from various sources in the Southern sky are established
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Get PDFWe conducted a full-scale evaluative citation analysis study of scholars in the XML research field to explore just how different from each other author rankings resulting from different citation counting methods actually are, and to demonstrate the capability of emerging data and tools on the Web in supporting more realistic citation counting methods. Our results contest some common arguments for the continued
use of first-author citation counts in the evaluation of scholars, such as high correlations between author rankings by first-author citation counts and other citation
counting methods, and high costs of using more realistic citation counting methods that are not well-supported by the ISI databases. It is argued that increasingly available digital full text research papers make it possible for citation analysis studies to go beyond what the ISI databases have directly supported and to employ more
sophisticated methods
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