Reconstruction et analyse d'interactions de neutrinos dans les blocs cibles émulsion d'OPERA et discrimination du fond charmé dans le canal tau->3h.

OPERA (Gran-Sasso, Italy) is a long-baseline neutrino experiment dedicated to the tau neutrino detection in a pure muon neutrino beam, produced at CERN (730 km away). The main goal is to observe the numu->nutau oscillation.The experiment uses a hybrid technology with electronic detectors and target blocks made of lead plates interleaved with nuclear emulsion sheets, in order to sign efficiently the nutau interactions. The fundamental features of OPERA are its particle reconstruction performances achieved in spatial and angular resolutions. First studies done in this thesis concern the development of several analysis tools like the particle momentum determination using the multiple coulomb scattering in target, and a method of neutrino interaction reconstruction for multi-vertex events. Then it has been possible to develop a multivariable analysis in order to separate tau and charmed events in the tau decay channel into three charged hadrons. These tools have been tested with neutrino interactions observed first with the OPERA test-beam called PEANUT, then with the OPERA events accumulated during the first CNGS run in 2007. The combined analysis of these events has shown that both the analysis method and the OPERA detector behaviour are well understood.OPERA (Gran-Sasso, Italie) est une expérience neutrino sur longue distance dédiée à la détection de neutrinos tau apparaissant dans un faisceau pur de neutrinos muon produit au CERN (730 km plus loin), ceci dans le but d'observer l'oscillation numu->nutau.L'expérience exploite une technologie mixte de détecteurs électroniques et de blocs cibles composés en alternance, de plaques de plomb et d'émulsions nucléaires dans le but de signer efficacement la présence d'interaction du nutau. Les excellentes caractéristiques de résolutions angulaire et spatiale des émulsions sont des éléments fondamentaux pour l'expérience OPERA. Le travail de thèse a d'abord consisté à développer des outils d'analyse permettant la détermination d'impulsion des particules chargées par diffusion coulombienne multiple dans les cibles, ainsi qu'à mettre au point une méthode de reconstruction des vertex d'interaction pour les événements neutrino à vertex multiples. De cette manière il a été possible de développer une analyse multivariable permettant de discriminer les événements charmés des événements tau dans le but d'exploiter le canal de désintégration du tau en trois hadrons chargés avec le détecteur OPERA. Ces outils ont été ensuite testés sur les événements d'interactions neutrinos observées tout d'abord avec un test en faisceau PEANUT, puis avec les premiers événements d'OPERA accumulés lors du fonctionnement du faisceau CNGS en 2007. La première analyse combinée de ces événements a montré une bonne compréhension des méthodes d'analyse et du fonctionnement du détecteur OPERA