Measurement of the neutron electric dipole moment at the Paul Scherrer Institute : production of magnetic fields
Mesure du moment dipolaire électrique du neutron à l'Institut Paul Scherrer : production de champs magnétiques pour l'expérience n2EDM
Résumé
This work presents the design of the coils system developed for the n2EDM experiment at the Paul Sherrer Institute (PSI). The goal of this experiment is to reveal new sources of CP violation through the measurement of the neutron electric dipole moment. The current upper limit of the nEDM measurement, 2.9 x 10⁻²⁶ e.cm (90% C.L.) was achieved by the RAL-Sussex-ILL collaboration in 2006. The n2EDM experiment aims at improving by one order of magnitude the statistical sensitivity while keeping under control the systematics effects. It requires to produce a very uniform field, its non-uniformities being responsible of the neutron's depolarization and of severals systematic effects.In the first chapter, the theoretical motivation are discussed.The second chapter describes the measurement principle of the n2EDM experiment, as well as the importance of the magnetic field uniformity. This chapter ends by an overview of the apparatus. The third chapter introduces the COMSOL software and discuss the design and the performances of the B₀ coil, in charge of the production of the main magnetic field. In the fourth chapter, the correcting coils used to suppress the non-uniformities of the magnetic field and the ones which produce specific gradients are presented. Finally, the fifth and last chapter talks about the study of localised magnetic dipoles and their influence on the experiment.
Le travail réalisé au cours de cette thèse concerne le développement du système de bobines de l'expérience n2EDM à l'Institut Paul Sherrer (PSI). Le but de cette expérience est de mettre en évidence de nouvelles sources de violation CP à travers la mesure du moment dipolaire électrique du neutron. L'actuelle limite supérieure sur la mesure de nEDM, 2.9 x 10⁻²⁶ e.cm (90% C.L.) à été obtenue par la collaboration RAL-Sussex-ILL en 2006.L'expérience n2EDM vise à améliorer d'un ordre de grandeur la sensibilité statistique en gardant sous contrôle les effets systématiques. Cela requiert la production d'un champ magnétique très uniforme. Les non-uniformités de ce dernier sont en effet responsable de la dépolarisation des neutrons et impliqués dans plusieurs effets systématiques.Dans le premier chapitre, les motivations physiques sont discutées. Le second chapitre décrit le principe de mesure de l'expérience n2EDM, ainsi que l'importance de l'uniformité du champ magnétique. Le chapitre s'achève par une présentation globale du dispositif expérimental. Le troisième chapitre présente le logiciel COMSOL et discute du design et des performances de la bobine B₀, en charge de la production du champ magnétique principal. Dans le quatrième chapitre, le système de bobines correctrices chargées de corriger les non-uniformités du champ magnétique et celles devant produire des gradients spécifiques sont présentées. Finalement, le cinquième et dernier chapitre présente l'étude des dipôles magnétiques localisés et de leur influence sur l'expérience.
Domaines
Physique [physics]| Origine | Version validée par le jury (STAR) |
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