Etudes et tests préliminaires à une mesure de la corrélation angulaire β-v dans la désintégration du noyau 6He à l’aide d’un piège de Paul - TEL - Thèses en ligne Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2002

Preliminary studies and tests of a β-v angular correlation measurement in the decay of the 6He nucleus using a Paul trap

Etudes et tests préliminaires à une mesure de la corrélation angulaire β-v dans la désintégration du noyau 6He à l’aide d’un piège de Paul

Résumé

The subject of this thesis is the preparation of a measurement of the b-v angular correlation coefficient, in 6He nuclear fi - decay, using a Paul trap. Its principle consists in studying the decay of radioactive ions trapped in a small volume, practically at rest in the center of a transparent electric trap. The trajectories of the particles emitted in the decay are weakly disturbed. The detection in coincidence of the electron and the recoil ion in each decay allows the measurement of 3 observables: the energies of the particles and their relative angle. The b-v angular correlation parameter deduced from the coincidence spectrum is sensitive to the existence of exotic interactions excluded by the V—A theory of the weak interactions. In the case of 6He decay a deviation observed on the predicted value would imply the existence of tensor type interactions, which might be due to the exchange of leptoquarks. These are gauge bosons present in many extensions of the Standard Model. The work presented here concerns the tests of a transparent Paul trap. The performance of the trap has been tested with ions created in a laser plasma source (Mo+ , Fe+, Al+), and also with ions delivered by an ionization source (4He+ ions). These experiments were carried out in parallel with their simulations which required the development of a computer code of the electrical potential in various geometries, and of a code of ions transport in the associated fields. These simulations showed a good agreement with the experiment. A Monte Carlo simulation of the experimentalsetup, for the b-v angular correlation measurement, was then carried out. The distortions of the spectra associated with the varying electric fields in the vicinity of the trap and with the ion cloud size were estimated for various geometries. The statistical needs for the experiment were evaluated in order to reach the required precision.
Le sujet de cette thèse est la préparation d'une mesure du coefficient de corrélation angulaire b-v, dans la désintégration du noyau 6He, à l'aide d'un piège de Paul. Son principe consiste à étudier la désintégration d'ions radioactifs piégés dans un petit volume, pratiquement au repos, au milieu d'un piège électrique transparent. Les trajectoires des particules émises lors de la désintégration sont alors peu perturbées. La détection en coïncidence de l'électron et de l'ion de recul de chaque désintégration permet la mesure de 3 observables : les énergies des particules et leur angle relatif. Le paramètre de corrélation angulaire b-v déduit du spectre de coïncidences est sensible à l'existence d'interactions exotiques exclues par la théorie V - A des interactions faibles. Dans le cas de la désintégration du noyau 6He une déviation observée sur la valeur prédite impliquerait l'existence d'interactions de type tensoriel, due à l'échange de leptoquarks, bosons de jauge présents dans de nombreuses extensions du Modèle Standard. Les travaux présentés ici concernent la mise en œuvre d'un piège de Paul transparent. Les caractéristiques de ce piège ont été testées d'abord avec des ions issus d'un plasma laser (Mo+, Fe+, Al+), puis avec ceux délivrés par une source d'ionisation (4He+). Ces expériences ont été réalisées de concert avec leurs simulations, nécessitant l'élaboration d'un code de calcul du potentiel électrique dans différentes géométries, et d'un code de transport d'ions dans les champs associés. Ces simulations ont montré un bon accord avec l'expérience. Une simulation de Monte Carlo du dispositif expérimental, pour la mesure de la corrélation angulaire b-v, alors été réalisée. Les effets de distorsion des spectres associés aux champs électriques variables dans le voisinage du piège et à la taille du nuage d'ions ont été estimés pour différentes géométries. Les besoins statistiques de l'expérience ont été évalués afin d'atteindre la précision recherchée.
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Citer

Pierre Delahaye. Etudes et tests préliminaires à une mesure de la corrélation angulaire β-v dans la désintégration du noyau 6He à l’aide d’un piège de Paul. Physique Nucléaire Expérimentale [nucl-ex]. Université Caen Normandie, 2002. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-03182300⟩
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