Optimisation du blindage contre les neutrons pour le démonstrateur de SuperNEMO et analyse de la double désintégration β du néodyme-150 vers les états excités du samarium-150 avec le détecteur NEMO 3 : Optimization of the shield against neutron for the SuperNEMO demonstrator and analysis of neodymium-150 double β decay to samarium-150 excited states with the NEMO 3 detector

La serie de detecteurs NEMO est concue pour la recherche de la double desintegration β sans emission de neutrino qui prouverait que le neutrino est une particule de Majorana (i.e. identique a son antiparticule) et massif. Apres avoir presente l’etat des lieux en physique des neutrinos et les detecteurs NEMO 3 et SuperNEMO, cette these s’articule en deux parties independantes. La premiere concerne l’etude du bruit de fond provenant des neutrons pour optimiser le blindage destine au premier module de SuperNEMO. La conclusion de cette etude montre que l’ajout de plaques de polyethylene bore par rapport au blindage de NEMO 3 (de part et d’autre du blindage en fer) permet d’obtenir un bruit de fond negligeable provenant des neutrons, dans la fenetre en energie du canal deux electrons ou la double desintegration β sans emission de neutrino du selenium-82 est attendue, en cinq ans de prise de donnees de ce premier module. La seconde partie, via l’analyse des donnees du detecteur NEMO 3, permet une indication de la desintegration double β standard du neodyme-150 vers l’etat excite 0+1 du samarium-150. La feuille de neodyme qui est placee dans le detecteur est analysee en detail pour obtenir cette indication a 3, 7σ avec une demi-vie mesuree de : T1/2 (150 Nd0+ →0+1 ) = [7, 12 ± 1, 28 (stat.) ± 0, 91 (syst.)] × 10E19 ans%%%%The NEMO detector series is designed to search for the neutrinoless double β decay, which would prove that the neutrino is a Majorana particle (i.e. identical to its own antiparticle) and has a nonzero mass. After an introduction to neutrino physics and a description of both the NEMO 3 and SuperNEMO detectors, this thesis is articulated in two independent parts.The first provides an investigation of the neutron background in order to optimize the shielding for the first SuperNEMO module. The outcome of the study recommends the addition of borated polyethylene to the NEMO 3 shielding (on both sides of the iron shielding) to obtain a negligible background, coming from neutrons in the energy window of the two-electron channel where the neutrinoless double β decay of selenium-82 is expected, for the duration of five years for which data will be taken with this first module. In the second part, the neodymium foil located in the NEMO 3 detector is deeply analyzed to obtain an indication of the standard double β decay of neodymium-150 to the 0+1 excited state of samarium-150. The measured half-life, with a significance of 3.7σ, is: T1/2 (150 Nd 0+ →0+1 ) = [7.12 ± 1.28 (stat.) ± 0.91 (syst.)] × 10E19 years