Mesures d'étalonnage aux neutrons et caractérisation par étude Monte Carlo de la réponse des détecteurs à gouttelettes surchauffées conçus pour la recherche et la détection directe du neutralino (la matière some)

Les observations astronomiques et cosmologiques prédisent l'existence de la matière some, et qu'elle constituerait 85% de la masse totale de l'univers. En parallèle, la supersymétrie qui permet d'expliquer certaines lacunes du modèle standard prédit également l'existence de la matière some, qui prendrait la forme d'une nouvelle particule fondamentale nommée le neutralino.

Le projet PICASSO a été mis sur pied afin de détecter directement les reculs nucléaires causés par la collision entre un neutralino et un atome de fluor du fréon qui compose la matière active des détecteurs à gouttelettes surchauffées. Le perfluorobutane (C4F10) est maintenu dans un état liquide métastable, et le dépôt d'énergie occasionné par un recul nucléaire provoque une transition de phase de l'état liquide à gazeux qui génère à travers le détecteur une onde de pression. Ce signal acoustique est enregistré par des senseurs piézo-électriques.

L'étalonnage des détecteurs à gouttelettes surchauffées avec des neutrons est nécessaire pour pouvoir comprendre leur fonctionnement et afin de prédire leur réponse aux neutralinos. Cela est fait avec l'accélérateur Tandem Van der Graaff de l'Université de Montréal.

Les mesures prises avec l'accélérateur sont ensuite comparées à des simulations Monte Carlo réalisées avec l’environnement de développement logiciel GEANT4 (GEometry ANd Tracking) qui reproduisent entièrement l'expérience d'étalonnage, de la géométrie du montage jusqu'à l'énergie déposée lors des interactions nucléaires.

Les résultats de l'étalonnage permettent finalement d'obtenir de meilleures limites d'exclusion sur la section efficace dépendante du spin de l'interaction entre le neutralino et le proton qui sont extraites des données expérimentales acquises au laboratoire souterrain SNOLAB.