Measurement of the beta-neutrino angular correlation parameter in the decay of $^{6}$He using a Paul trap
Mesure du coefficient de correlation angulaire béta-neutrino dans la decroissance de l'$^{6}$He à l'aide d'un piège de Paul
Résumé
The central topic of this work is the study of the properties and the implementation of a Paul trap used
for the measurement of the beta-neutrino angular correlation parameter in the decay of 6He. This
coefficient provides a signature of the nature of the interactions involved in the weak interaction. The
value of this coefficient can be deduced from the kinematical distribution of the decay events. An
electromagnetic trap is used for the trapping of 6He+ ions in a small volume. This trap has an open
geometry that enables the detection in coincidence of the electron and the recoil ion emitted in the beta
decay. A dedicated detection set up is used for the measurement of the electron energy, the ion time of
flight and the position of the two particles for each event.
A general description of the LPCTrap facility and of its performances is presented and shows that this
set up is able to fulfill the proposed measurement. Especially, a comparison is made between the
characteristics of the ion cloud obtained from Monte Carlo simulations and the experimental
measurements with a good agreement. More than 100 000 coincident events have been recorded
during the first experiment. A preliminary analysis of these results is shown. It includes a description
of the different observables as well as a comparison between the experimental time of flight spectrum
and the simulated spectrum. These data will allow a measurement of the angular correlation parameter
with a statistical error smaller than 2 %.
for the measurement of the beta-neutrino angular correlation parameter in the decay of 6He. This
coefficient provides a signature of the nature of the interactions involved in the weak interaction. The
value of this coefficient can be deduced from the kinematical distribution of the decay events. An
electromagnetic trap is used for the trapping of 6He+ ions in a small volume. This trap has an open
geometry that enables the detection in coincidence of the electron and the recoil ion emitted in the beta
decay. A dedicated detection set up is used for the measurement of the electron energy, the ion time of
flight and the position of the two particles for each event.
A general description of the LPCTrap facility and of its performances is presented and shows that this
set up is able to fulfill the proposed measurement. Especially, a comparison is made between the
characteristics of the ion cloud obtained from Monte Carlo simulations and the experimental
measurements with a good agreement. More than 100 000 coincident events have been recorded
during the first experiment. A preliminary analysis of these results is shown. It includes a description
of the different observables as well as a comparison between the experimental time of flight spectrum
and the simulated spectrum. These data will allow a measurement of the angular correlation parameter
with a statistical error smaller than 2 %.
Le thème central de ce travail est la mise en place et la caractérisation d'un piège de Paul utilisé pour
la mesure du coefficient de corrélation angulaire électron-neutrino dans la décroissance de l'6He. Ce
coefficient est sensible aux types d'interactions mis en jeu dans l'interaction faible. La valeur de ce
coefficient peut être obtenue grâce à la distribution cinématique des évènements de décroissance. Un
piège électromagnétique est utilisé pour confiner les ions 6He+ dans un petit volume de l'espace des
phases. Sa géométrie ouverte permet la détection en coïncidence de l'électron et de l'ion de recul émis
lors de la désintégration béta. Un dispositif de détection adapté est utilisé pour mesurer l'énergie de
l'électron, le temps de vol de l'ion de recul et la position des deux particules pour chaque évènement.
Une description globale de l'installation LPCTrap ainsi que de ses performances est présentée et
montre que ce dispositif est apte à réaliser la mesure envisagée. En particulier, les caractéristiques du
nuage d'ions piégés ont été obtenues par des simulations de type Monte Carlo et confrontées aux
mesures expérimentales avec un bon accord. La première expérience a permis d'accumuler plus de
100 000 évènements en coïncidence. Une analyse préliminaire de ces résultats est exposée. Elle
présente notamment une description des différentes observables accessibles ainsi qu'une comparaison
entre le spectre de temps de vol expérimental et le spectre issu des simulations. Ces données vont
permettre une mesure du coefficient de corrélation angulaire avec une erreur statistique inférieure à
2 %.
la mesure du coefficient de corrélation angulaire électron-neutrino dans la décroissance de l'6He. Ce
coefficient est sensible aux types d'interactions mis en jeu dans l'interaction faible. La valeur de ce
coefficient peut être obtenue grâce à la distribution cinématique des évènements de décroissance. Un
piège électromagnétique est utilisé pour confiner les ions 6He+ dans un petit volume de l'espace des
phases. Sa géométrie ouverte permet la détection en coïncidence de l'électron et de l'ion de recul émis
lors de la désintégration béta. Un dispositif de détection adapté est utilisé pour mesurer l'énergie de
l'électron, le temps de vol de l'ion de recul et la position des deux particules pour chaque évènement.
Une description globale de l'installation LPCTrap ainsi que de ses performances est présentée et
montre que ce dispositif est apte à réaliser la mesure envisagée. En particulier, les caractéristiques du
nuage d'ions piégés ont été obtenues par des simulations de type Monte Carlo et confrontées aux
mesures expérimentales avec un bon accord. La première expérience a permis d'accumuler plus de
100 000 évènements en coïncidence. Une analyse préliminaire de ces résultats est exposée. Elle
présente notamment une description des différentes observables accessibles ainsi qu'une comparaison
entre le spectre de temps de vol expérimental et le spectre issu des simulations. Ces données vont
permettre une mesure du coefficient de corrélation angulaire avec une erreur statistique inférieure à
2 %.
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