À la recherche de nouvelles forces avec l’hélium 3 polarisé

par Mathieu Guigue

Thèse de doctorat en Physique des particules

Sous la direction de Guillaume Pignol.

Le président du jury était Gilles Ban.

Le jury était composé de Arnaud Lucotte, Torsten Soldner.

Les rapporteurs étaient Pierre-Jean Nacher, Marc Besancon.


  • Résumé

    L’exploration des interactions fondamentales entre les particules subatomiquesa abouti à la construction du Modèle Standard de la physique des particules qui n’a été misen défaut par aucune expérience en laboratoire. Cependant, de sérieuses indications théoriqueset cosmologiques révèlent des insuffisances au Modèle Standard et des déviationssont attendues. Cette nouvelle physique est recherchée auprès des grands collisionneursmettant en jeu des énergies de l’ordre de l’échelle électrofaible et au-delà. A contre-courant,la nouvelle physique pourrait aussi se manifester à très basse énergie, nécessitant des techniquesexpérimentales atypiques. Cette thèse traite des nouvelles forces de courte portéedépendantes du spin, sujet au coeur de la physique de précision à basse énergie. Un gazd’hélium 3 hyperpolarisé a été utilisé comme sonde de cette nouvelle interaction de portéesubmillimétrique. Ce manuscrit présente la meilleure exclusion sur l’intensité du couplagescalaire-pseudoscalaire gsgp pour des portées entre 1 μm et 100 μm correspondant à desmasses inférieures à 1 eV.

  • Titre traduit

    Probing short-range forces with polarized Helium 3


  • Résumé

    The exploration of fundamental interactions between subatomic particles ledto the particle physics Standard Model which remains unchallenged by any lab experiment.However, some serious theoretical and cosmological clues reveal shortcomings inthe Standard Model and deviations are expected. This new physics is searched for at largecolliders with energies of the order of the electroweak scale and beyond. With a differentphilosophy, one can expect the new physics to show up at very low energy using atypicalexperimental techniques. This thesis deals with short-range spin-dependent new forceswhich are at the heart of the low energy precision physics. A hyperpolarized helium 3 gaswas used as a probe of this new sub-mm interaction. This manuscript present the bestexclusion limit on the strength of a scalar-pseudoscalar coupling gsgp for ranges between1 μm and 100 μm, which correspond to sub-eV masses.


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