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De Dominicis, Claudia
Ecole Nationale Superieure Mines-Telecom Atlantique Bretagne Pays-de-la-Loire - IMT Atlantique, Ecole Doctorale NO 596 Matiere, Molecules, Materiaux, Subatech, Nantes Universite, CNRS-IN2P3, Campus de Nantes - La Chantrerie, 4, rue Alfred Kastler, CS 20722, 44307 Nantes Cedex 3 (France)2022
Ecole Nationale Superieure Mines-Telecom Atlantique Bretagne Pays-de-la-Loire - IMT Atlantique, Ecole Doctorale NO 596 Matiere, Molecules, Materiaux, Subatech, Nantes Universite, CNRS-IN2P3, Campus de Nantes - La Chantrerie, 4, rue Alfred Kastler, CS 20722, 44307 Nantes Cedex 3 (France)2022
AbstractAbstract
[en] DAMIC-M (Dark Matter in CCDs at Modane) is a near-future experiment that aims at searching for low-mass dark matter particles through their interactions with silicon atoms in the bulk of charge-coupled devices (CCDs). Pioneer in this technique was the DAMIC experiment at SNOLAB. Its successor, DAMIC-M, will have a detector mass 17 times larger and will employ a novel CCD technology (skipper amplifiers) to achieve sub-electron readout noise. Strengthened by these characteristics, DAMIC-M will reach unmatched sensitivity to the dark matter candidates of the so-called hidden sector. A challenging requirement is to control the radiogenic background down to the level of a fraction of events per keV per kg-day of target exposure. To meet this condition, Geant4 based simulations are being utilized to optimize the detector design, drive the material selection and handling, and test background rejection techniques. Furthermore, precise measurements were carried out with skipper CCDs to characterize the spectrum of Compton scattered electrons, which represent a dominant source of environmental background at low energy. This thesis focuses on the explored detector designs, the corresponding predicted background, and the strategies implemented for its mitigation and characterization. (author)
[fr]
DAMIC-M (Dark Matter in CCDs at Modane) est une experience en cours de developpement qui aura pour objectif de detecter des particules de matiere noire de faible masse grace a l'interaction de ces dernieres avec les atomes de silicium qui composent des capteurs photographiques CCDs. DAMIC a SNOLAB a ete la premiere experience a utiliser cette technologie pour la recherche de matiere noire. Son successeur, DAMICM, aura une masse de detection 17 fois plus grande et utilisera une nouvelle technologie CCD (amplificateurs skipper) pour obtenir un bruit de lecture inferieur a un electron. Ces caracteristiques permettront a DAMIC-M d'atteindre une sensibilite inegalee aux candidats matiere noire du 'hidden sector'. Une telle sensibilite requiert un excellent controle du bruit de fond radiogenique, il doit en effet etre contraint au niveau d'une fraction d'evenement par keV par kg-jour d'exposition. Pour repondre a cette exigence, des simulations Geant4 sont utilisees pour optimiser la conception du detecteur, piloter la selection et la manipulation des materiaux et tester les techniques de rejet du bruit de fond. De plus, afin de caracteriser le spectre d'electrons diffuses par diffusion Compton, qui representent une source dominante de bruit de fond a basse energie, des mesures ont ete realisees avec des CCD skipper. Cette these se concentre sur les differentes configurations de detecteur testees, l'estimation du bruit de fond associe ainsi que sur les differentes strategies mises en oeuvre pour la caracterisation et l'attenuation de celui-ci. (auteur)Original Title
Recherche de matiere noire legere avec l'experience DAMIC-M
Primary Subject
Secondary Subject
Source
18 Oct 2022; 251 p; 179 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses; These de doctorat de l'Ecole Nationale Superieure Mines-Telecom Atlantique Bretagne Pays-de-la-Loire - IMT Atlantique, Specialite: Subatomic Physics and Instrumentation
Record Type
Miscellaneous
Literature Type
Thesis/Dissertation
Report Number
Country of publication
BARYONS, COSMIC RADIATION, CURRENTS, ELASTIC SCATTERING, ELECTRIC CURRENTS, ELECTROMAGNETIC INTERACTIONS, ELEMENTARY PARTICLES, ELEMENTS, FERMIONS, FUNDAMENTAL INTERACTIONS, HADRONS, INTERACTIONS, IONIZING RADIATIONS, LEAKAGE CURRENT, LEPTONS, MATTER, MUONS, NEUTRONS, NOISE, NUCLEONS, PROCESSING, RADIATIONS, SCATTERING, SECONDARY COSMIC RADIATION, SEMICONDUCTOR DEVICES, SEMIMETALS, SIMULATION
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INIS IssueINIS Issue