Développement et optimisation d'un système de polarisation de ...

tel-00726870, version 1 - 31 Aug 2012
VI TABLE DES MATIÈRES
3.3.1 Efficacité de polarisation et de maintien du spin . . . . . . . . . . . . . . 17
3.3.2 Test des bobines de guidage . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
3.4 Resultats obtenus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18
Conclusions 19
II Appendixes in english 21
Summary 23
1 Electric dipole moments and ultracold neutrons 25
1.1 The Electric Dipole moment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
1.1.1 Definition and motivations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
EDM and the Standard Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25
EDM beyond the Standard Model . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27
1.1.2 EDM of atoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Paramagnetic atoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
Diamagnetic atoms . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.1.3 The Neutron EDM . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 28
1.2 Ultracold neutrons . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.2.1 Definition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
1.2.2 Interactions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30
Gravitational interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Strong interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Interaction with a nucleus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31
Interaction with a set of nuclei . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32
Weak interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Electromagnetic interaction . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Interaction with a magnetic field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34
Interaction with an electric field . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
1.2.3 Production . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36
The PSI UCN source . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37
2 The nEDM experiment 39
2.1 Principle of the nEDM measurement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39
2.1.1 The Ramsey separated oscillatory field method . . . . . . . . . . . . . . 40
2.1.2 Application to the nEDM experiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41
2.2 The nEDM apparatus at PSI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.2.1 Overview . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42
2.2.2 UCN transport . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
polarizer - analyzer - spin flippers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
UCN guides . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
UCN switch . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44
Precession chamber . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45
Detector . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46
2.2.3 Magnetometry . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47