Event data model and reconstruction for direct dark matter search with DarkSide-20k
Modèle de données et reconstruction des événements de DarkSide-20k pour la recherche directe de matière noire
Résumé
DarkSide-20k is the next generation dual-phase TPC of the DarkSide programme with 50 ton underground argon target, currently under construction at LNGS (Italy). With data-taking to begin in 2027, DarkSide-20k will achieve cross-section discovery sensitivity of 10$^{-47}$ cm$^2$ searching for interactions of WIMPs with 0.1 TeV/c$^2$ mass. The sensitivity projection relies on innovative technologies, such as low-noise high-efficiency Silicon Photomultipliers and argon extracted from deep underground, and on the powerful scintillation pulse shape discrimination. In this thesis, the motivation for the direct dark matter search and a comprehensive description of the DarkSide-20k detector will be first introduced. This is followed by a description of my contributions to the definition of the event data model, development and optimisation of online signal processing, and data reconstruction. Then, the sensitivities to light dark matter particles are presented for both DarkSide-20k and its predecessor, DarkSide50. In view of improving the comprehension of argon response at the low energies at stakes in these analysis, I describe a potential future measurement. The design, commissioning, and data analysis of a neutron detector configuration for this purpose is also addressed.
DarkSide-20k est la chambre à projection temporelle à double phase de nouvelle génération. Ce détecteur, intégré au programme DarkSide, consiste en une cible de 50 tonnes d'argon sous-terrain actuellement en construction au LNGS, en Italie. À l'issue de la prise de donnée qui commencera en 2027, DarkSide-20k atteindra une sensibilité de découverte d'interaction de WIMP et nucléons jusqu'à une section efficace de 10$^{-47}$ cm$^2$ à une masse de 0.1 TeV/c$^2$. La sensibilité projetée repose sur des technologies innovantes, telles que l'utilisation de photo-multiplicateur au silicium de bas bruit et haute efficacité et l'extraction d'argon en sous-terrain, ainsi que sur la puissante discrimination des formes d'impulsions de scintillation. Dans cette thèse, les motivations pour la recherche directe de matière noire et une description générale de l'expérience DarkSide-20k seront présentées. Puis seront décrites mes contributions à la définition du modèle de données des événements, au développement et à l'optimisation du traitement de signal en ligne et à la reconstruction des données. Ensuite, la sensibilité à des candidats de masses légères sera présentée pour DarkSide-20k ainsi que son prédécesseur, DarkSide-50. Dans le but d'améliorer notre compréhension de la réponse de l'argon aux énergies en jeu pour ces analyses, une potentielle future expérience est décrite. Le design, l'installation et l'analyse de données d'une configuration de détecteur à neutron nécessaire pour cette mesure est également présentée.
Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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