Background mitigation strategy for the detection of coherent elastic scattering of reactor antineutrinos on nuclei with the NUCLEUS experiment

Stratégie de réduction des bruits de fond pour détecter la diffusion cohérente des anti-neutrinos de reacteurs sur noyaux avec l'expérience NUCLEUS Les neutrinos sont parmi les particules élémentaires les plus abondantes de l'Univers, pour autant, de nombreuses propriétés de ces particules restent encore mystérieuses. L'expérience NUCLEUS vise à éclaircir ces propriétés en utilisant un nouveau processus d'interaction appelé "diffusion cohérente élastique de neutrino sur noyau" (DCNN ou CEvNS), observable notamment grâce à des détecteurs supraconducteurs. L'expérience sera installée à la centrale de Chooz, près de réacteurs nucléaires, qui sont des sources intenses de neutrinos. Située à faible enfouissement, l'expérience NUCLEUS sera exposée à diverses sources de bruit de fond (cosmogénique ou radiogénique) pouvant interférer avec l'observation du CEvNS. Mon travail de thèse s'est concentré sur la caractérisation des bruits de fond et le développement de stratégies de blindage. J'ai effectué des mesures pour caractériser les sources de bruit de fond sur le site expérimental et réinvesti ces résultats pour effectuer des campagnes de simulation Monte Carlo détaillées de l'installation NUCLEUS. Ces simulations ont permis de prévoir les contributions des bruits de fond dans la région d'intérêt du signal et d'optimiser la stratégie de blindage de l'expérience pour maximiser le rapport signal/bruit. Nous avons étudié et adopté des solutions innovantes, telles que l'usage d'un veto cryogénique en germanium haute pureté et d'un blindage cryogénique en carbure de bore, permettant un rapport signal/bruit supérieur à 1. Ce manuscrit explore également les technologies des détecteurs cryogéniques, en particulier le développement du véto HPGe. Ce système se compose d'un ensemble de six détecteurs en germanium haute pureté, opérant à des températures de l'ordre du millikelvin au cœur du cryostat de l'expérience. Il détaille par ailleurs la mise en service de l'expérience NUCLEUS à l'Université Technique de Munich, abordant les principaux défis tels que la réduction des sources de bruit dans la chaîne de lecture électronique pour atteindre un seuil d'énergie inférieur à 10 keV dans les détecteurs HPGe et l'exploitation de ces détecteurs simultanément aux détecteurs cibles et au veto muons de l'expérience.