Calcul de haute précision d'énergies de transitions dans les atomes exotiques et les lithiumoïdes : corrections relativistes, corrections radiatives, structure hyperfine et interaction avec le cortège électronique résiduel - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 1998

Calcul de haute précision d'énergies de transitions dans les atomes exotiques et les lithiumoïdes : corrections relativistes, corrections radiatives, structure hyperfine et interaction avec le cortège électronique résiduel

Résumé

In this work we present the calculations of transition energies in
lithiumlike and in exotics atoms : 1) With the use of new ions beam
source, it is now possible to produce highly charged ions. We thus
have studied li-like ions hyperfine structure to obtain information on
relativistic many-body corrections and the magnetic sector of strong
field QED. In heavy ions these are of the order of a few percent of
the total transition energy. We also evaluated the Bohr-Weisskopf
correction, which depends on the magnetic moment distribution inside
the nucleus. We have evaluated the influence of the vacuum
polarization and negative continuum states on these corrections. 2)
An exotic atom is an atom in which one of the bound electrons is
replaced by a negatively charged heavy particle ($\mu^(-)$, $\pi^(-)$,
$\bar(p)$\ldots). In recent experiments have improvements in accuracy
and resolution by 3 orders of magnitude have been obtained. We have
thus improved the precision of calculation of transition energies used
for the calibration or the interpretation of experiments on
antiprotonic hydrogen () and on the determination of the pion mass by
the use of pionic nitrogen. Our calculations take into account
hyperfine structure, and the charge distribution of the particle. We
have improved the calculation of the vacuum polarization, which cannot
be calculated in first order only for exotic atoms. For antiprotonic
atoms we have also added the g-2 correction that comes from the
composite stucture of the anti-proton, which thus has g $\approx$ -5.5856.
Dans ce mémoire, nous présentons des calculs d'énergie de transition
dans les ions lithiumoïdes et les atomes exotiques : 1) Les nouvelles
sources rendent possible la fabrication d'ions lourds fortement
chargés. Nous nous sommes intéressés à l'étude de la structure
hyperfine des ions lithiumoïdes. Cela nous permet d'examiner les
problèmes relativistes à plusieurs corps et la partie magnétique des
corrections d'Electrodynamique Quantique (QED). Dans les ions lourds,
ces dernières sont de l'ordre de quelques pour-cents par rapport à
l'énergie totale de la transition hyperfine. Nous avons également
évalué l'effet de Bohr-Weisskopf lié à la distribution du moment
magnétique dans le noyau. Nous avons calculé puis comparé ces
différentes contributions en incluant les corrections radiatives
(polarisation du vide et self-énergie) ainsi que l'influence du
continuum négatif. 2) Un atome exotique est un atome dans lequel un
électron du cortège est remplacé par une particule de même charge :
$\mu^(-)$, $\pi^(-)$, $\bar(p)$\ldots Des expériences récentes ont
permis de gagner trois ordres de grandeur en précision et en
résolution. Nous avons voulu améliorer la précision des calculs
d'énergies de transitions nécessaires à la calibration et à
l'interprétation dans deux cas : la mesure de paramètres de
l'interaction forte dans l'hydrogène anti-protonique ($\bar(p)$H) et
la détermination de la masse du pion grâce à l'azote pionique
($\pi$N). Nos calculs prennent en compte la structure hyperfine et le
volume de la distribution de charge de la particule. Nous avons
amélioré le calcul de la polarisation du vide qui ne peut plus être
traitée au premier ordre de la théorie des perturbations dans le cas
des atomes exotiques. Pour les atomes anti-protoniques, nous avons
également ajouté la correction du g-2. Elle provient du caractère
composite de l'anti-proton qui de ce fait possède un rapport
gyromagnétique g $\approx$ -5.5856 .
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Dates et versions

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Identifiants

  • HAL Id : tel-00007148 , version 1

Citer

Stéphane Boucard. Calcul de haute précision d'énergies de transitions dans les atomes exotiques et les lithiumoïdes : corrections relativistes, corrections radiatives, structure hyperfine et interaction avec le cortège électronique résiduel. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 1998. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00007148⟩
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