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Diaz Damian, Abraham Neftali. Démonstrateurs ballon pour la détection de rayons cosmiques d'ultra haute énergie depuis l'espace : performance optique et recherche de gerbes atmosphériques

Diaz Damian, Abraham Neftali (2020). Démonstrateurs ballon pour la détection de rayons cosmiques d'ultra haute énergie depuis l'espace : performance optique et recherche de gerbes atmosphériques.

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Résumé en francais

Les Rayons Cosmiques d'Ultra Haute Énergie (RCUHE) sont des particules chargées venant de l'espace avec des énergies >1018 eV jusqu'à une énergie mesurée de 3×1020 eV. Ils sont les messagers cosmiques les plus énergétiques, cependant leur origine et les mécanismes permettant leur accélération restent inconnus. Leur observation est difficile à cause de leur très faible flux (1 particule par stéradian par km2 par siècle) et nécessite des techniques de détection indirectes, utilisant l'atmosphère comme un calorimètre. Le projet JEM-EUSO a pour but le développement d'un télescope spatial capable d'observer les gerbes atmosphériques produites par les RCUHE par le biais de leur émission de fluorescence en UV (300 - 400 nm). Pour atteindre ces objectifs, deux projets ballons démonstrateurs ont été développés afin de tester la technologie et les méthodes requises: EUSO-Balloon et EUSO-SPB1, qui ont volé en 2014 et 2017 respectivement. Une technologie clé de ces démonstrateurs est leur système d'optique réfractive composé de deux larges lentilles de Fresnel (presque égal à 1 m2). EUSO-Balloon a volé pendant une nuit et son système optique a contribué à l'observation de traces de laser et la mesure du bruit de fond UV. Néanmoins, la performance des optiques est restée mal comprise, i.e. l'efficacité et sa fonction d'étalement du point (PSF). Ce travail explique la méthode utilisée pour caractériser la performance de l'optique et l'efficacité globale des lentilles de Fresnel. La performance mesurée peut être comprise par la combinaison d'un modèle de diffusion semi-empirique avec une simulation classique de tracé de rayon. EUSO-SPB1 a collecté des données pendant 12 nuits. On présente l'analyse des événements enregistrés suite au déclenchement de l'algorithme de "trigger". On classifie ces événements en différentes catégories et on discute leurs caractéristiques. On montre que la majorité des événements enregistrés sont des rayons cosmiques qui interagissent directement avec le détecteur ainsi que des défauts instrumentaux sur les tubes photomultiplicateurs du détecteur. Aucune gerbe atmosphérique n'a été trouvé dans cette analyse.

Sous la direction du :
Directeur de thèse
Von Ballmoos, Peter
Ecole doctorale:Sciences de l'Univers, de l'environnement et de l'espace (SDU2E)
laboratoire/Unité de recherche :Institut de Recherche en Astrophysique et Planétologie (IRAP), UMR 5277
Mots-clés libres :Rayons cosmiques d'ultra haute énergie - Gerbes atmosphériques - Optique de Fresnel - Analyse des données
Sujets :Sciences de l'univers
Déposé le :22 Oct 2020 13:36