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Neutrinos instables et supernovae à effondrement de cœur
No full textThe discovery of neutrino oscillations demonstrated that (at least two) neutrinos are massive and have non-zero mixing angles, providing evidence of physics beyond the Standard Model. One crucial implication of non-zero neutrino masses is the possibility that massive neutrinos are unstable and decay into lighter particles. Core-collapse supernovae are among the most powerful sources of neutrinos in the Universe. These energetic explosions mark the death of massive stars, releasing most of their gravitational energy as neutrinos. If detected, these neutrinos can provide information about the supernova dynamics or neutrino properties. To date, the observation of supernova neutrinos has been limited to a single event, SN1987A, observed by Kamiokande-II, IMB, and Baksan. Another possibility for observing supernova neutrinos is through the detection of the Diffuse Supernova Neutrino Background (DSNB), representing the flux of neutrinos emitted by all past supernovae in the Universe. Given the large amount of neutrinos emitted and the extreme conditions under which they are produced, core-collapse supernovae and the DSNB provide an excellent laboratory for new physics. This thesis explores the potential impact of neutrino nonradiative decay, either in vacuum or in matter, on the supernova neutrino signal. Considering a three-neutrino framework, we first studied neutrino decay in vacuum and the spectral modifications it induces. We performed the first likelihood analysis of the 24 SN1987A neutrino events to derive limits on the neutrino lifetimes for both normal and inverted mass orderings. While sensitivity to neutrino nonradiative decay is weak for the normal mass ordering, for the inverted mass ordering, we were able to set a lower bound of tau/m > 1.2x10^5 s/eV at 90% CL. In normal ordering, we were unable to improve or reject previous limits. However, our results in inverted ordering significantly improve upon all previous bounds by several orders of magnitude. Only cosmological constraints, which are model-dependent, remain more stringent. In dense environments such as supernovae, matter effects can enhance the interactions of neutrinos into massless Majorons, allowing decay processes in which a neutrino decays into another (anti)neutrino and a massless Majoron. We performed the first likelihood analysis of SN1987A events to constrain these couplings between neutrinos and massless Majorons, considering a three-neutrino framework and recent detailed simulations of SN1987A. Our results provide limits to these couplings, improving upon previous bounds from supernovae and significantly bettering those from lepton or meson decays. Moreover, our limits are competitive with those obtained in neutrinoless double-beta decay experiments. Moreover, we investigated how neutrino decay in matter could impact future supernova observations at next-generation neutrino detectors, such as Hyper-Kamiokande (HK), JUNO, and DUNE, and future dark matter detectors like DARWIN. We obtained prospects for the limits on neutrino-Majoron couplings from upcoming core-collapse events leaving a neutron star or a black hole. We demonstrated that a future galactic core-collapse event will allow us to improve significantly the limits on these couplings. Finally, we provided predictions for the DSNB signal considering neutrino decay in matter. We showed for the first time that this effect could be sizable for a detector such as HK.La découverte des oscillations des neutrinos a démontré que (au moins deux) neutrinos sont massifs et ont des angles de mélange non nuls, fournissant ainsi la preuve d'une physique au-delà du modèle standard. Une implication cruciale des masses non nulles des neutrinos est la possibilité que les neutrinos massifs soient instables et se désintègrent en particules plus légères. Les supernovae à effondrement gravitationnel de coeur comptent parmi les sources de neutrinos les plus puissantes de l'univers. Ces explosions énergétiques marquent la mort d'étoiles massives, libérant la majeure partie de leur énergie gravitationnelle sous forme de neutrinos. S'ils sont détectés, ces neutrinos peuvent fournir des informations sur la dynamique des supernovae ou les propriétés des neutrinos. À ce jour, l'observation des neutrinos de supernova s'est limitée à un seul événement, la SN1987A, observé par Kamiokande-II, IMB et Baksan. Une autre possibilité d'observer les neutrinos de supernova consiste à détecter le fond diffus de neutrinos de supernova (DSNB), qui représente le flux de neutrinos émis par toutes les supernovae passées dans l'Univers. Compte tenu de la grande quantité de neutrinos émis et des conditions extrêmes dans lesquelles ils sont produits, les supernovae à effondrement de coeur et le DSNB constituent des excellents laboratoires pour la nouvelle physique.Cette thèse explore l'impact potentiel de la désintégration non radiative des neutrinos, dans le vide ou dans la matière, sur le signal des neutrinos de supernova. En considérant un cadre à trois neutrinos, nous avons d'abord étudié la désintégration dans le vide et les modifications spectrales qu'elle induit. Nous avons effectué la première analyse de vraisemblance des 24 événements de la SN1987A afin de dériver des limites sur la durée de vie des neutrinos, pour les ordres de masse normal et inversé. Alors que la sensibilité à la désintégration non radiative est faible pour l'ordre normal, pour l'ordre inversé, nous avons pu fixer une limite inférieure de tau/m > 1,2x10^5 s/eV à 90% CL. Dans l'ordre normal, nous n'avons pas pu améliorer ou rejeter les limites précédentes. Cependant, nos résultats dans l'ordre inversé améliorent considérablement toutes les limites précédentes de plusieurs ordres de grandeur. Seules les contraintes cosmologiques, dépendant du modèle, restent plus strictes. Dans des environnements denses tels que les supernovae, les effets de la matière peuvent renforcer les interactions des neutrinos en Majorons sans masse, permettant des processus de désintégration dans lesquels un neutrino se désintègre en un (anti)neutrino et un Majoron sans masse, ou presque. Nous avons réalisé la première analyse de vraisemblance des événements SN1987A afin de limiter ces couplages entre neutrinos et Majorons sans masse, dans un cadre à trois neutrinos et de simulations récentes de SN1987A. Nos résultats fournissent des limites améliorant celles issues des supernovae, et surpassent largement celles obtenues via les désintégrations de leptons ou de mésons. De plus, elles sont compétitives avec celles des expériences de désintégration double-bêta sans neutrinos. Enfin, nous avons étudié comment la désintégration des neutrinos dans la matière pourrait affecter les observations futures de supernovas avec des détecteurs de nouvelle génération, tels que Hyper-Kamiokande (HK), JUNO, DUNE, ainsi que des détecteurs de matière noire comme DARWIN. Nous avons obtenu des contraintes sur les couplages neutrino-Majoron à partir de futurs effondrements de coeur résultant en une étoile à neutrons ou un trou noir. Nous avons démontré qu'un tel événement galactique permettrait d'améliorer considérablement les limites sur ces couplages. Enfin, nous avons fourni des prédictions pour le signal DSNB en considérant de la désintégration des neutrinos dans la matière. Nous avons montré pour la première fois que cet effet pourrait être significatif pour un détecteur comme HK
Neutrinos instables et supernovae à effondrement de cœur
No full textThe discovery of neutrino oscillations demonstrated that (at least two) neutrinos are massive and have non-zero mixing angles, providing evidence of physics beyond the Standard Model. One crucial implication of non-zero neutrino masses is the possibility that massive neutrinos are unstable and decay into lighter particles. Core-collapse supernovae are among the most powerful sources of neutrinos in the Universe. These energetic explosions mark the death of massive stars, releasing most of their gravitational energy as neutrinos. If detected, these neutrinos can provide information about the supernova dynamics or neutrino properties. To date, the observation of supernova neutrinos has been limited to a single event, SN1987A, observed by Kamiokande-II, IMB, and Baksan. Another possibility for observing supernova neutrinos is through the detection of the Diffuse Supernova Neutrino Background (DSNB), representing the flux of neutrinos emitted by all past supernovae in the Universe. Given the large amount of neutrinos emitted and the extreme conditions under which they are produced, core-collapse supernovae and the DSNB provide an excellent laboratory for new physics. This thesis explores the potential impact of neutrino nonradiative decay, either in vacuum or in matter, on the supernova neutrino signal. Considering a three-neutrino framework, we first studied neutrino decay in vacuum and the spectral modifications it induces. We performed the first likelihood analysis of the 24 SN1987A neutrino events to derive limits on the neutrino lifetimes for both normal and inverted mass orderings. While sensitivity to neutrino nonradiative decay is weak for the normal mass ordering, for the inverted mass ordering, we were able to set a lower bound of tau/m > 1.2x10^5 s/eV at 90% CL. In normal ordering, we were unable to improve or reject previous limits. However, our results in inverted ordering significantly improve upon all previous bounds by several orders of magnitude. Only cosmological constraints, which are model-dependent, remain more stringent. In dense environments such as supernovae, matter effects can enhance the interactions of neutrinos into massless Majorons, allowing decay processes in which a neutrino decays into another (anti)neutrino and a massless Majoron. We performed the first likelihood analysis of SN1987A events to constrain these couplings between neutrinos and massless Majorons, considering a three-neutrino framework and recent detailed simulations of SN1987A. Our results provide limits to these couplings, improving upon previous bounds from supernovae and significantly bettering those from lepton or meson decays. Moreover, our limits are competitive with those obtained in neutrinoless double-beta decay experiments. Moreover, we investigated how neutrino decay in matter could impact future supernova observations at next-generation neutrino detectors, such as Hyper-Kamiokande (HK), JUNO, and DUNE, and future dark matter detectors like DARWIN. We obtained prospects for the limits on neutrino-Majoron couplings from upcoming core-collapse events leaving a neutron star or a black hole. We demonstrated that a future galactic core-collapse event will allow us to improve significantly the limits on these couplings. Finally, we provided predictions for the DSNB signal considering neutrino decay in matter. We showed for the first time that this effect could be sizable for a detector such as HK.La découverte des oscillations des neutrinos a démontré que (au moins deux) neutrinos sont massifs et ont des angles de mélange non nuls, fournissant ainsi la preuve d'une physique au-delà du modèle standard. Une implication cruciale des masses non nulles des neutrinos est la possibilité que les neutrinos massifs soient instables et se désintègrent en particules plus légères. Les supernovae à effondrement gravitationnel de coeur comptent parmi les sources de neutrinos les plus puissantes de l'univers. Ces explosions énergétiques marquent la mort d'étoiles massives, libérant la majeure partie de leur énergie gravitationnelle sous forme de neutrinos. S'ils sont détectés, ces neutrinos peuvent fournir des informations sur la dynamique des supernovae ou les propriétés des neutrinos. À ce jour, l'observation des neutrinos de supernova s'est limitée à un seul événement, la SN1987A, observé par Kamiokande-II, IMB et Baksan. Une autre possibilité d'observer les neutrinos de supernova consiste à détecter le fond diffus de neutrinos de supernova (DSNB), qui représente le flux de neutrinos émis par toutes les supernovae passées dans l'Univers. Compte tenu de la grande quantité de neutrinos émis et des conditions extrêmes dans lesquelles ils sont produits, les supernovae à effondrement de coeur et le DSNB constituent des excellents laboratoires pour la nouvelle physique.Cette thèse explore l'impact potentiel de la désintégration non radiative des neutrinos, dans le vide ou dans la matière, sur le signal des neutrinos de supernova. En considérant un cadre à trois neutrinos, nous avons d'abord étudié la désintégration dans le vide et les modifications spectrales qu'elle induit. Nous avons effectué la première analyse de vraisemblance des 24 événements de la SN1987A afin de dériver des limites sur la durée de vie des neutrinos, pour les ordres de masse normal et inversé. Alors que la sensibilité à la désintégration non radiative est faible pour l'ordre normal, pour l'ordre inversé, nous avons pu fixer une limite inférieure de tau/m > 1,2x10^5 s/eV à 90% CL. Dans l'ordre normal, nous n'avons pas pu améliorer ou rejeter les limites précédentes. Cependant, nos résultats dans l'ordre inversé améliorent considérablement toutes les limites précédentes de plusieurs ordres de grandeur. Seules les contraintes cosmologiques, dépendant du modèle, restent plus strictes. Dans des environnements denses tels que les supernovae, les effets de la matière peuvent renforcer les interactions des neutrinos en Majorons sans masse, permettant des processus de désintégration dans lesquels un neutrino se désintègre en un (anti)neutrino et un Majoron sans masse, ou presque. Nous avons réalisé la première analyse de vraisemblance des événements SN1987A afin de limiter ces couplages entre neutrinos et Majorons sans masse, dans un cadre à trois neutrinos et de simulations récentes de SN1987A. Nos résultats fournissent des limites améliorant celles issues des supernovae, et surpassent largement celles obtenues via les désintégrations de leptons ou de mésons. De plus, elles sont compétitives avec celles des expériences de désintégration double-bêta sans neutrinos. Enfin, nous avons étudié comment la désintégration des neutrinos dans la matière pourrait affecter les observations futures de supernovas avec des détecteurs de nouvelle génération, tels que Hyper-Kamiokande (HK), JUNO, DUNE, ainsi que des détecteurs de matière noire comme DARWIN. Nous avons obtenu des contraintes sur les couplages neutrino-Majoron à partir de futurs effondrements de coeur résultant en une étoile à neutrons ou un trou noir. Nous avons démontré qu'un tel événement galactique permettrait d'améliorer considérablement les limites sur ces couplages. Enfin, nous avons fourni des prédictions pour le signal DSNB en considérant de la désintégration des neutrinos dans la matière. Nous avons montré pour la première fois que cet effet pourrait être significatif pour un détecteur comme HK
Neutrinos instables et supernovae à effondrement de cœur
No full textThe discovery of neutrino oscillations demonstrated that (at least two) neutrinos are massive and have non-zero mixing angles, providing evidence of physics beyond the Standard Model. One crucial implication of non-zero neutrino masses is the possibility that massive neutrinos are unstable and decay into lighter particles. Core-collapse supernovae are among the most powerful sources of neutrinos in the Universe. These energetic explosions mark the death of massive stars, releasing most of their gravitational energy as neutrinos. If detected, these neutrinos can provide information about the supernova dynamics or neutrino properties. To date, the observation of supernova neutrinos has been limited to a single event, SN1987A, observed by Kamiokande-II, IMB, and Baksan. Another possibility for observing supernova neutrinos is through the detection of the Diffuse Supernova Neutrino Background (DSNB), representing the flux of neutrinos emitted by all past supernovae in the Universe. Given the large amount of neutrinos emitted and the extreme conditions under which they are produced, core-collapse supernovae and the DSNB provide an excellent laboratory for new physics. This thesis explores the potential impact of neutrino nonradiative decay, either in vacuum or in matter, on the supernova neutrino signal. Considering a three-neutrino framework, we first studied neutrino decay in vacuum and the spectral modifications it induces. We performed the first likelihood analysis of the 24 SN1987A neutrino events to derive limits on the neutrino lifetimes for both normal and inverted mass orderings. While sensitivity to neutrino nonradiative decay is weak for the normal mass ordering, for the inverted mass ordering, we were able to set a lower bound of tau/m > 1.2x10^5 s/eV at 90% CL. In normal ordering, we were unable to improve or reject previous limits. However, our results in inverted ordering significantly improve upon all previous bounds by several orders of magnitude. Only cosmological constraints, which are model-dependent, remain more stringent. In dense environments such as supernovae, matter effects can enhance the interactions of neutrinos into massless Majorons, allowing decay processes in which a neutrino decays into another (anti)neutrino and a massless Majoron. We performed the first likelihood analysis of SN1987A events to constrain these couplings between neutrinos and massless Majorons, considering a three-neutrino framework and recent detailed simulations of SN1987A. Our results provide limits to these couplings, improving upon previous bounds from supernovae and significantly bettering those from lepton or meson decays. Moreover, our limits are competitive with those obtained in neutrinoless double-beta decay experiments. Moreover, we investigated how neutrino decay in matter could impact future supernova observations at next-generation neutrino detectors, such as Hyper-Kamiokande (HK), JUNO, and DUNE, and future dark matter detectors like DARWIN. We obtained prospects for the limits on neutrino-Majoron couplings from upcoming core-collapse events leaving a neutron star or a black hole. We demonstrated that a future galactic core-collapse event will allow us to improve significantly the limits on these couplings. Finally, we provided predictions for the DSNB signal considering neutrino decay in matter. We showed for the first time that this effect could be sizable for a detector such as HK.La découverte des oscillations des neutrinos a démontré que (au moins deux) neutrinos sont massifs et ont des angles de mélange non nuls, fournissant ainsi la preuve d'une physique au-delà du modèle standard. Une implication cruciale des masses non nulles des neutrinos est la possibilité que les neutrinos massifs soient instables et se désintègrent en particules plus légères. Les supernovae à effondrement gravitationnel de coeur comptent parmi les sources de neutrinos les plus puissantes de l'univers. Ces explosions énergétiques marquent la mort d'étoiles massives, libérant la majeure partie de leur énergie gravitationnelle sous forme de neutrinos. S'ils sont détectés, ces neutrinos peuvent fournir des informations sur la dynamique des supernovae ou les propriétés des neutrinos. À ce jour, l'observation des neutrinos de supernova s'est limitée à un seul événement, la SN1987A, observé par Kamiokande-II, IMB et Baksan. Une autre possibilité d'observer les neutrinos de supernova consiste à détecter le fond diffus de neutrinos de supernova (DSNB), qui représente le flux de neutrinos émis par toutes les supernovae passées dans l'Univers. Compte tenu de la grande quantité de neutrinos émis et des conditions extrêmes dans lesquelles ils sont produits, les supernovae à effondrement de coeur et le DSNB constituent des excellents laboratoires pour la nouvelle physique.Cette thèse explore l'impact potentiel de la désintégration non radiative des neutrinos, dans le vide ou dans la matière, sur le signal des neutrinos de supernova. En considérant un cadre à trois neutrinos, nous avons d'abord étudié la désintégration dans le vide et les modifications spectrales qu'elle induit. Nous avons effectué la première analyse de vraisemblance des 24 événements de la SN1987A afin de dériver des limites sur la durée de vie des neutrinos, pour les ordres de masse normal et inversé. Alors que la sensibilité à la désintégration non radiative est faible pour l'ordre normal, pour l'ordre inversé, nous avons pu fixer une limite inférieure de tau/m > 1,2x10^5 s/eV à 90% CL. Dans l'ordre normal, nous n'avons pas pu améliorer ou rejeter les limites précédentes. Cependant, nos résultats dans l'ordre inversé améliorent considérablement toutes les limites précédentes de plusieurs ordres de grandeur. Seules les contraintes cosmologiques, dépendant du modèle, restent plus strictes. Dans des environnements denses tels que les supernovae, les effets de la matière peuvent renforcer les interactions des neutrinos en Majorons sans masse, permettant des processus de désintégration dans lesquels un neutrino se désintègre en un (anti)neutrino et un Majoron sans masse, ou presque. Nous avons réalisé la première analyse de vraisemblance des événements SN1987A afin de limiter ces couplages entre neutrinos et Majorons sans masse, dans un cadre à trois neutrinos et de simulations récentes de SN1987A. Nos résultats fournissent des limites améliorant celles issues des supernovae, et surpassent largement celles obtenues via les désintégrations de leptons ou de mésons. De plus, elles sont compétitives avec celles des expériences de désintégration double-bêta sans neutrinos. Enfin, nous avons étudié comment la désintégration des neutrinos dans la matière pourrait affecter les observations futures de supernovas avec des détecteurs de nouvelle génération, tels que Hyper-Kamiokande (HK), JUNO, DUNE, ainsi que des détecteurs de matière noire comme DARWIN. Nous avons obtenu des contraintes sur les couplages neutrino-Majoron à partir de futurs effondrements de coeur résultant en une étoile à neutrons ou un trou noir. Nous avons démontré qu'un tel événement galactique permettrait d'améliorer considérablement les limites sur ces couplages. Enfin, nous avons fourni des prédictions pour le signal DSNB en considérant de la désintégration des neutrinos dans la matière. Nous avons montré pour la première fois que cet effet pourrait être significatif pour un détecteur comme HK
Constraints on neutrino-Majoron couplings using SN1987A data
No full textInternational audienceNeutrino decay to a lighter neutrino and a massless (pseudo)scalar Goldstone boson remains of wide interest, as in the search for ultralight dark matter or of neutrinoless double beta-decay, and for its implications in astrophysics and cosmology. Neutrino interactions with Majorons can affect the dynamics of supernovae and impact the emitted neutrino flux. Using a three-neutrino framework and detailed supernova simulations, we perform the first likelihood analysis of the 24 neutrino events from SN1987A, including nonradiative decay in matter to a massless (pseudo)scalar boson like a Majoron. Focusing on the induced spectral distortions, we present bounds on the neutrino-Majoron couplings, as a function of the lightest neutrino mass, that are either complementary or competitive with current ones
Neutrino non-radiative decay in matter: constraints and prospects
No full textInternational audienceNeutrinos, being massive, can decay. A heavier neutrino could decay into a lighter one and a massless scalar or pseudoscalar boson, such as the Majoron. Two-body non-radiative decay could occur in dense matter, such as in the inner dense regions of a core-collapse supernova. We first derive novel bounds on neutrino-Majoron couplings using the spectral distortions induced by neutrino non-radiative two-body decay in matter, and two-dimensional likelihood analyses of the 24 events from SN1987A. We then explore the prospects of neutrino-Majoron couplings from a future galactic core-collapse supernova, leaving either a neutron star or a black-hole. To this aim, we use information from detailed one-dimensional supernova simulations. We consider the supernova neutrino signal associated with inverse-beta decay in the upcoming JUNO and Hyper-Kamiokande detectors, with neutrino-argon scattering in DUNE, or with coherent neutrino-nucleus scattering in the DARWIN experiment. In a full 3 framework, based on the spectral distortions induced by neutrino decay in matter, we perform two-dimensional likelihood analyses and provide prospects for the limits on neutrino-Majoron couplings. Our results show that the observation of a future supernova will significantly improve on the current bounds, in particular from SN1987A and neutrinoless double-beta decay. Finally, we explore the impact of neutrino decay in matter on the diffuse supernova neutrino background formed by past supernova explosions. We show for the first time that the effects on black-hole contributions are important and modify the DSNB number of events by several tens of percent in Hyper-Kamiokande
Going Beyond Counting First Authors in Author Co-citation Analysis
Full text linkThe 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
Full text link“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
Full text linkWe 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
Dispelling the Myths Behind First-author Citation Counts
Full text linkWe 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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