Etude théorique et simulation de la diffusion coulombienne des particules chargées au sein de la matière

Abstract

La diffusioncoulombienneestl’undesprocessusd’interactionaffectantletransport(trajectoire)des particuleschargéesauseindesmatériaux.Lesparticuleschargéeslégères(électronetpositron)sont les plusaffectéescomparéesauxparticuleslourdesnotammentlesions.Lasimulationdeceprocessus peutêtrefaiteensuivantlaparticule,diffusionaprèsdiffusion;processusdit«diffusioncoulombienne simple» (SinglecoulombScattering,enanglais).Cetraitementestprécis,maisils’avèrequ’ilesttrès coûteux depointdevuetempsdesimulation,pouruneprofondeurdematièrenonnégligeable ( 1 g.cm−2). Pourcontournercetinconvénient,desmodèlesde«diffusionscoulombiennesmultiples»ontété proposés,enl’occurrencelemodèledeMolière.Lebutdeceprojetestd’étudierlesvariétésdesmodèles de diffusioncoulombiennemultipleetdelesimplémenteret/oulesaméliorerauseind’uncodeC++de transportdeparticules,appeléPTM(ParticlesThroughMatter),encoursdedéveloppementparl’équipe d’astrophysique desHautesÉnergiesauCRAAG.Lasimulationetlacomparaisondesrésultatsdesdeux approches;diffusionsimpleetmultiplesontfaitesafindemieuxcomprendrelesconditionsdevalidité de ladiffusionmultipleenfonctiondespropriétésdumatériau(densitéetcompositionchimique)ainsi que sagéométrie(épaisseurtraversée).Uneapplicationsimulantl’effetdeladiffusioncoulombienne sur l’expérienceSuper-Kamiokandeestentretenue,ensimulantl’émissiondelalumièreCherenkov(par des électronsetdesmuons)commetémoindeladiffusioncoulombienne.