Mesure du coefficient de corrélation angulaire a entre l'électron et l'antineutrino dans la désintégration ß du neutron avec le spectromètre aSPECT

par Romain Maisonobe

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Olivier Zimmer.

Soutenue le 25-02-2014

à Grenoble , dans le cadre de École doctorale physique (Grenoble) , en partenariat avec Institut LAUE LANGEVIN (équipe de recherche) .

Le président du jury était Dominique Rebreyend.

Les rapporteurs étaient Nathal Severijns, Etienne Lienard.


  • Résumé

    La désintégration beta du neutron est définie par divers coefficients de corrélation mesurables qui sont utilisés pour déterminer des paramètres du Modèle Standard et rechercher de nouvelle physique. L'objectif du spectromètre aSPECT est de mesurer le coefficient a de corrélation angulaire entre l'électron et l'antineutrino avec une précision sans précédent de 1%. Ce coefficient est extrait à partir d'une mesure de haute précision du spectre d'énergie des protons. Un point central de cette thèse est l'analyse du bruit de fond, motivée par les observations de décharges durant le temps de faisceau de 2011, et par une précédente indication d'une dépendance sur le potentiel de sélection des protons. Au cours de cette thèse, plusieurs mesures ont été réalisées hors ligne, en absence de particules ionisantes issues de la désintégration du neutron. Un bruit de fond "interne" (rayons-X et ions) a été identifié. Son influence sur da/a est de l'ordre de 10^-5 à 10^-4 suivant le niveau du vide (~10^-9 mbar) et la configuration du spectromètre. L'analyse des données du temps de faisceau en 2013 permet de construire un modèle de correction des différents bruits de fond présents dans l'expérience de désintégration du neutron, en considérant sa dépendance dans le temps. La correction est d'environ 3% sur le coefficient pour une configuration et un vide standard, mais elle peut atteindre 7% dans une configuration défavorable. Pour réduire ce bruit de fond, un champ électrique de dérive est appliqué au-dessus du maximum du potentiel de sélection. Des mesures supplémentaires réalisées durant ce temps de faisceau incluaient des tests systématiques comme les effets de bord (profil du faisceau) et différentes configurations des électrodes. Afin d'obtenir le résultat final, l'analyse doit être complétée en incluant les différentes corrections et en la comparant avec des simulations des effets systématiques.

  • Titre traduit

    Measurement of the angular correlation coefficient a between electron and antineutrino in neutron beta-decay with the spectrometer aSPECT


  • Résumé

    Neutron beta-decay is parametrized by several measurable correlation coefficients which are used to determine parameters of the Standard Model and to search for new physics. The aim of the retardation spectrometer aSPECT is to measure the electron-antineutrino angular correlation coefficient a with an unprecedented accuracy of well below 1%. The coefficient is extracted from a high precision measurement of the proton energy spectrum. A central point of this PhD thesis is the analysis of the background, motivated by the observations of discharges during the beam time of 2011, and an earlier indication for a dependence on the retardation potential. During this thesis, several measurements were conducted off-line, without ionizing particles from neutron decay. An "internal" background (X-rays and ions) was identified. It has an influence of 10^-5 to 10^-4 on da/a depending on the vacuum level (~10^-9 mbar) and the spectrometer settings. Within the analysis of the data from the beam time in 2013, a model was built to correct for backgrounds present in neutron decay experiment, taking into account its time dependence. The correction is about 3% on the coefficient for standard settings and vacuum but it can reach 7% for unfavorable settings. To reduce the background, a drift electric field was applied close to the maximum of the retardation potential. Additional measurements performed during this beam time included tests of systematics, in particular the edge effect (beam profile) and different electrode settings. In order to obtain the final result, the analysis has to be extended by including the different corrections and by comparing with simulations of the systematic effects.


Il est disponible au sein de la bibliothèque de l'établissement de soutenance.

Consulter en bibliothèque

La version de soutenance existe

Où se trouve cette thèse ?