Note publique d'information : Parmi les particules élémentaires connues le neutrino a, dans le modèle standard,
des propriétés tout à fait spéciales. Il est le seul fermion de masse et de charge
électrique nulles : la seule interaction qui le couple avec les autres particules
est l'interaction faible. Ainsi, l'étude de son comportement est un test du modèle
théorique de cette intéraction, et permet également la recherche de phénomènes non
standard comme les oscillations entre différents états des neutrinos. Dans une première
partie, cette thèse présentera les principales caractéristiques du neutrinos du point
de vue théorique. Les limites expérimentales sur les paramètres physiques (masses,
angles de mélange) seront ensuite rappelées. Le détecteur du Fréjus, un calorimètre
à grain fin, originellement construit pour mesurer la durée de vie du nucléon, a enregistré
environ 200 intéractions de neutrinos d'origine atmosphérique, qui constituent le
sujet d'étude de cette thèse. Dans le second chapitre, on décrira sommairement l'appareillage,
puis les mécanismes de production des neutrinos atmosphériques. Les intéractions des
neutrinos et leur simulation seront ensuite présentées. Le troisième chapitre porte
sur la mesure et l'analyse des évènements. L'accord statistique entre données et simulation
permet d'exclure la présence d'oscillations dans certaines hypothèses. Dans la quatrième
partie les signatures dans notre expérience d'un phénomène d'oscillations seront décrites,
puis recherchées dans les données, conduisant à des nouvelles limites sur les paramètres.
L'étude sera conduite dans les 3 cas d'oscillations à 2 saveurs, mais l'effet d'une
troisième saveur sera également pris en considération. Enfin, on comparera les résultats
de cette analyse avec ceux des autres expériences souterraines comme IMB ou Kamiokande.
La cinquième partie abordera des sujets plus divers, basés sur la recherche d'un signal
qui se superposerait au flux de neutrinos atmosphériques, comme un flux de neutrinos
de haute énergie provenant de sources astrophysiques quasi-ponctuelles ou d'un flux
cosmique de particules supersymétriques.
Note publique d'information : Among the known elementary particles, the neutrino has very particular properties
in the Standard Model. It is the only massless and chargeless fermion : it couples
to other particles onlt through the weak interaction. Thus the study of neutrino properties
provides a test of the theoretical model of this interaction and enables us to search
for exotic phenomena, such as oscillations between different neutrinoeigenstates.
The first chapter of this thesis presents the basic neutrino specificities, from a
theoretical point of view. Experimental limits on physical parameters such as neutrino
mass and mixing are then reviewed. The Fréjus fine grained calorimeter, built for
nucleon decay search, recorded about 200 neutrino interactions which are analysed
here. The second chapter describes the apparatus, and the mecanism which account for
atmospheric neutrino production. Neutrino interactions and their simulation in the
detector are thzn presented. The third chapter discusses event measurement and data
analysis. The satisfactory statistical agreement found between data and Monte Carlo
simulation makes it possible, under some hypothesis, to exclude neutrino oscillations.
The signatures for oscillations in our experiment are described in the fourth chapter,
together with results of a search for oscillations in the data. This produces new
limits on the oscillation parameters. The study is made in the three 2-neutrino hypothesis,
but effects of a third flavor are also considered. Finally, the conclusions of the
analysis are compared with those of other underground experiments, such as I.M.B.
oe Kamiokande. The last chapter deals with various subjects, related with the search
for a signal superimposed on the atmospheric neutrino flux, such as a high energy
neutrino flux produced by an astrophysical point-like source, or a cosmic flux of
supersymmetric particles.
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