Estudo da produção de multijatos em colisões próton-próton com √s= 7 TeV no detector CMS/LHC

O Compact Muon Solenoid (CMS) é um dos principais detectores instalados no LHC que possibilita o estudo de diferentes aspectos da Física, indo do Modelo Padrão à matéria escura. Esse detector de propósito geral, foi construído para ser capaz de medir múons com uma grande precisão e todos os seus subdetectores foram construídos com uma alta granularidade, tornando possível identificar e caracterizar as propriedades cinemáticas das partículas finais da colisão. O algoritmo de reconstrução de eventos inclui a identificação de jatos, ou seja, é possível identificar a assinatura da produção de pártons na colisão e a medida de seções de choque da produção de muitos jatos é um dos métodos para se explorar as contribuições da Cromodinâmica Quântica (Quantum Chromodynamics - QCD) perturbativa, permitindo avaliar as previsões implementadas nas simulações de eventos. Tendo em vista a caracterização de processos relacionados com a QCD em colisões de próton-próton a uma energia do centro de massa de 7 TeV, é apresentada a medida da seção de choque da produção inclusiva de multijatos no CMS. Para realizar essa medida foram utilizados dados reais coletados em 2010, onde não se apresentava muitas colisões por cruzamento de pacote, com uma luminosidade integrada de L = 2,869 pb-1 e utilizando jatos que estão em quase todo o espaço de fase acessível em pseudorapidez |n|≤ 4,8 e momentum transverso pT ≥ 30 GeV/ c2. Desse resultado foram removidos os efeitos de detecção comparado com predições simuladas.

Spectroscopic study of galaxies in the Herschel Reference Sample

Galaxies are clusters of millions and billions of stars dynamically stable, with gas, dust and dark matter. They are the biggest isolated objects known in the Universe . Even though they are very complex systems, today we have a clear knowledge about their evolution and about their physical phenomena. Aside from the stellar component there is a gaseous component, principally neutral Hydrogen (HI), and dust that, although is not a significant component in terms of the mass, plays an important role on the absorption phenomena. Finally, cinematic and other kind of observations suggest the existence of a spheric dark matter halo, dominant in terms of mass and more extensive than the barionic component.

Electronic structure of quantum spheres with wurtzite structure

The hole effective-mass Hamiltonian for the semiconductors with wurtzite structure is given. The effective-mass parameters are determined by fitting the valence-band structure near the top with that calculated by the empirical pseudopotential method: The energies and corresponding wave functions are calculated with the obtained effective-mass Hamiltonian for the CdSe quantum spheres, and the energies as functions of sphere radius R are given for the zero spin-orbital coupling (SOC) and finite SOC cases. The energies do not vary as 1/R-2 as the general cases, which is caused by the crystal-field splitting energy and the linear terms in the Hamiltonian. It is found that the ground state is not the optically active S state for the R smaller than 30 Angstrom, in agreement with the experimental results and the "dark exciton'' theory. [S0163-1829(99)01040-1].

POINT-AGAPE pixel lensing survey of M31 - Evidence for a MACHO contribution to galactic halos

The POINT-AGAPE collaboration is carrying out a search for gravitational microlensing toward M31 to reveal galactic dark matter in the form of MACHOs (Massive Astrophysical Compact Halo Objects) in the halos of the Milky Way and M31. A high-threshold analysis of 3 years of data yields 6 bright, short- duration microlensing events, which are confronted to a simulation of the observations and the analysis. The observed signal is much larger than expected from self lensing alone and we conclude, at the 95% confidence level, that at least 20% of the halo mass in the direction of M31 must be in the form of MACHOs if their average mass lies in the range 0.5-1 M-circle dot. This lower bound drops to 8% for MACHOs with masses similar to 0.01 M-circle dot. In addition, we discuss a likely binary microlensing candidate with caustic crossing. Its location, some 32' away from the centre of M31, supports our conclusion that we are detecting a MACHO signal in the direction of M31.

Infrared spectrum of an extremely cool white-dwarf star

White dwarfs are the remnant cores of stars that initially had masses of less than 8 solar masses. They cool gradually over billions of years, and have been suggested(1,2) to make up much of the 'dark matter' in the halo of the Milky way. But extremely cool white dwarfs have proved difficult to detect, owing to both their faintness and their anticipated similarity in colour to other classes of dwarf stars. Recent improved models(3-5) indicate that white dwarfs are much more blue than previously supposed, suggesting that the earlier searches may have been looking for the wrong kinds of objects. Here we report an infrared spectrum of an extremely cool white dwarf that is consistent with the new models. We determine the star's temperature to be 3,500 +/- 200 K, making it the coolest known white dwarf. The kinematics of this star indicate that it is in the halo of the Milky Way, and the density of such objects implied by the serendipitous discovery of this star is consistent with white dwarfs dominating the dark matter in the halo.

On the parallax of WD 0346+246: a halo white dwarf candidate

We present a parallax measurement for the very cool degenerate WD 0346+246, the serendipitous discovery of which was reported by Hambly et al, We find an absolute parallax of 36 +/- 5 mas, yielding a distance estimate of 28 +/- 4pc. The resulting absolute visual magnitude of the object is M-V = 16.8 +/- 0.3, making it the second-lowest luminosity white dwarf currently known. We use the distance estimate and measured proper motion to show that the object has kinematics consistent with membership of the Galactic halo. WD 0346+246 is therefore by far the coolest and least luminous of only a handful of plausible halo white dwarf candidates. As such, the object has relevance to the ongoing debate concerning the results of microlensing experiments and the nature of any baryonic dark matter component to the Galactic halo residing in stellar remnants.

Discrimination d'événements par analyse des signaux enregistrés par le projet PICASSO

La matière sombre est un mystère dans le domaine de l’astrophysique depuis déjà plusieurs années. De nombreuses observations montrent que jusqu’à 85 % de la masse gravitationnelle totale de l’univers serait composée de cette matière de nature inconnue. Une théorie expliquant cette masse manquante considérerait les WIMPs (Weakly Interacting Massive Particles), particules stables, non chargées, prédites par des extensions du modèle standard, comme candidats. Le projet PICASSO (Projet d’Identification des CAndidats Supersymétriques à la matière Sombre) est une expérience qui tente de détecter directement le WIMP. Le projet utilise des détecteurs à gouttelettes de fréon (C4F10) surchauffées. La collision entre un WIMP et le noyau de fluor crée un recul nucléaire qui cause à son tour une transition de phase de la gouttelette liquide à une bulle gazeuse. Le bruit de ce phénomène est alors capté par des senseurs piézoélectriques montés sur les parois des détecteurs. Le WIMP n’est cependant pas la seule particule pouvant causer une telle transition de phase. D’autres particules environnantes peuvent former des bulles, telles les particules alpha où même des rayons gamma . Le système d’acquisition de données (DAQ) est aussi en proie à du bruit électronique qui peut être enregistré, ainsi que sensible à du bruit acoustique extérieur au détecteur. Finalement, des fractures dans le polymère qui tient les gouttelettes en place peut également causer des transitions de phase spontanées. Il faut donc minimiser l’impact de tous ces différents bruit de fond. La pureté du matériel utilisé dans la fabrication des détecteurs devient alors très importante. On fait aussi appel à des méthodes qui impliquent l’utilisation de variables de discrimination développées dans le but d’améliorer les limites d’exclusion de détection du WIMP.

Spectro-imagerie optique à faible flux et comparaison de la cinématique Ha et HI d'un échantillon de galaxies proches

Un nouveau contrôleur de EMCCD (Electron multiplying Charge Coupled Device) est présenté. Il permet de diminuer significativement le bruit qui domine lorsque la puce EMCCD est utilisé pour du comptage de photons: le bruit d'injection de charge. À l'aide de ce contrôleur, une caméra EMCCD scientifique a été construite, caractérisée en laboratoire et testée à l'observatoire du mont Mégantic. Cette nouvelle caméra permet, entre autres, de réaliser des observations de la cinématique des galaxies par spectroscopie de champ intégral par interférométrie de Fabry-Perot en lumière Ha beaucoup plus rapidement, ou de galaxies de plus faible luminosité, que les caméras à comptage de photon basées sur des tubes amplificateurs. Le temps d'intégration nécessaire à l'obtention d'un rapport signal sur bruit donné est environ 4 fois moindre qu'avec les anciennes caméras. Les applications d'un tel appareil d'imagerie sont nombreuses: photométrie rapide et faible flux, spectroscopie à haute résolution spectrale et temporelle, imagerie limitée par la diffraction à partir de télescopes terrestres (lucky imaging), etc. D'un point de vue technique, la caméra est dominée par le bruit de Poisson pour les flux lumineux supérieurs à 0.002 photon/pixel/image. D'un autre côté, la raie d'hydrogène neutre (HI) à 21 cm a souvent été utilisée pour étudier la cinématique des galaxies. L'hydrogène neutre a l'avantage de se retrouver en quantité détectable au-delà du disque optique des galaxies. Cependant, la résolution spatiale de ces observations est moindre que leurs équivalents réalisés en lumière visible. Lors de la comparaison des données HI, avec des données à plus haute résolution, certaines différences étaient simplement attribuées à la faible résolution des observations HI. Le projet THINGS (The HI Nearby Galaxy Survey a observé plusieurs galaxies de l'échantillon SINGS (Spitzer Infrared Nearby Galaxies Survey). Les données cinématiques du projet THIGNS seront comparées aux données cinématiques obtenues en lumière Ha, afin de déterminer si la seule différence de résolution spatiale peut expliquer les différences observées. Les résultats montrent que des différences intrinsèques aux traceurs utilisées (hydrogène neutre ou ionisé), sont responsables de dissemblances importantes. La compréhension de ces particularités est importante: la distribution de la matière sombre, dérivée de la rotation des galaxies, est un test de certains modèles cosmologiques.

Fabrication et caractérisation de détecteurs à gouttelettes en surchauffe à bas bruit de fond au sein du projet PICASSO

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Études Monte Carlo des mesures d'étalonnage aux neutrons et aux particules alpha du détecteur PICASSO

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Analyse cinématique de l'hydrogène ionisé et étude du gaz ionisé diffus de trois galaxies du Groupe Sculpteur : NGC253, NGC300 et NGC247

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Analyse des données et étude systématique de la réponse des détecteurs dans le cadre du projet PICASSO

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal

Nouvelles limites sur la détection directe de la matière sombre avec l’expérience PICASSO

Les observations astronomiques et cosmologiques suggèrent fortement la présence d’une matière exotique, non-relativiste et non-baryonique qui représenterait 26% du contenu de masse-énergie de l’Univers actuel. Cette matière dite sombre et froide serait compo- sée de particules neutres, massives et interagissant faiblement avec la matière ordinaire (WIMP : Weakly Interactive Massive Particles). Le projet PICASSO (Projet d’Identification des CAndidats Supersymétriques de la matière SOmbre) est une des expériences installées dans le site souterrain de SNOLAB à Sudbury en Ontario, qui tente de détecter directement un des candidats de la matière sombre, proposé dans le cadre des extensions supersymétriques du modèle standard : le neutralino. Pour cela, PICASSO utilise des détecteurs à gouttelettes surchauffées de C4F10, basés sur le principe de la chambre à bulles. Les transitions de phase dans les liquides surchauffés peuvent être déclenchées par le recul du 19 F, causé par une collision élastique avec les neutralinos. La nucléation de la gouttelette génère une onde sonore enregistrée par des senseurs piézo-électriques. Cette thèse présentera les récents progrès de l’expérience PICASSO qui ont conduit à une augmentation substantielle de sa sensibilité dans la recherche du neutralino. En effet, de nouvelles procédures de fabrication et de purification ont permis de réduire à un facteur de 10, la contamination majeure des détecteurs, causée par les émetteurs alpha. L’étude de cette contamination dans les détecteurs a permis de localiser la source de ces émetteurs. Les efforts effectués dans le cadre de l’analyse des données, ont permis d’améliorer l’effet de discrimination entre des évènements engendrés par les particules alpha et par les reculs nucléaires. De nouveaux outils d’analyse ont également été implémentés dans le but de discriminer les évènements générés par des particules de ceux générés par des bruits de fond électroniques ou acoustiques. De plus, un mécanisme important de suppression de bruit de fond indésirable à haute température, a permis à l’expérience PICASSO d’être maintenant sensible aux WIMPs de faibles masses.

Étude de la cinématique HI (21cm) et H-Alpha de la galaxie du Triangle (M33).

Latex a été utilisé pour la redaction de cette thèse.