Mesure de la biréfringence magnétique du vide : deuxième version de l'expérience

par Alice Rivère

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Carlo Rizzo et de Rémy Battesti.

Soutenue le 06-07-2017

à Toulouse 3 , dans le cadre de École Doctorale Sciences de la Matière (Toulouse) .


  • Résumé

    La biréfringence magnétique linéaire correspond à une différence d'indice induite dans un milieu par un champ magnétique transverse. Dans les gaz, cet effet est aussi connu sous le nom d'effet Cotton-Mouton. En 1935, la théorie de l'électrodynamique quantique prévoit une telle biréfringence magnétique linéaire dans un milieu particulier, le vide. La biréfringence attendue est de l'ordre de 10-24 pour un champ magnétique appliqué de 1 T. Malgré plusieurs tentatives, l'observation de cette prédiction de l'électrodynamique quantique n'a encore jamais été réalisée et reste un défi expérimental. Les travaux réalisés durant cette thèse sont dédiés à l'observation et à la mesure de l'effet Cotton-Mouton dont le but ultime est la mesure de l'effet Cotton-Mouton du vide. Les mesures de biréfringence magnétique sont difficiles car il s'agit de détecter de très petites variations de la polarisation de la lumière combinant optique de précision et champ magnétique. L'expérience est réalisée au Laboratoire National des Champs Magnétiques Intenses de Toulouse afin d'associer l'utilisation de champs magnétiques intenses en régime pulsé et d'une cavité optique de type Fabry-Perot de très haute finesse sur laquelle est asservi un laser Nd :YAG. Ce manuscrit présente les résultats des mesures de biréfringences magnétiques dans le xénon gazeux et une limite dans le vide obtenus avec la première version de l'expérience au commencement de cette thèse. La nouvelle version de l'expérience BMV.II est au cœur de cette thèse, de sa construction aux résultats expérimentaux. Les principaux éléments y sont décrits, à savoir les enceintes à vide, la bobine produisant un champ magnétique plus intense, le système d'asservissement. Les améliorations vis à vis de la première version de l'expérience concernant la sensibilité de l'expérience, y seront également présentées.

  • Titre traduit

    Vaccum magnetic birefringence : BMV.II the second version of the experiment


  • Résumé

    Linear magnetic birefringence corresponds to an anisotropy of the index of refraction induced in a medium by an applied external magnetic field. In gas, this effect is often referred to as the Cotton-Mouton effect. The development of the quantum electrodynamic (QED) theoretical framework led to the prediction of vacuum magnetic-birefringence (VMB) (or Cotton-Mouton effect in vacuum (CMV)), with an expected magnitude of 10-24 per Tesla of magnetic field. While several experiments seek to measure this fundamental QED prediction, the direct measurement of VMB remains elusive. This thesis work focuses the enhancement of Birefringence Magnetique du Vide (BMV), an apparatus designed for the measurement of VMB. The main challenge in the measurement of VMB lies in the extremely small magnitude of the effect, resulting in the marriage of techniques in high magnetic fields and precision interferometry. BMV is housed in the Laboratoire National des Champs Magnétique Intense (LNCMI) in Toulouse, making use of the facility's high pulsed magnetic fields. The experiment uses a Fabry-Perot optical resonator to store the probing laser field, enhancing the measurable effect. Presented in this thesis are the results of magnetic birefringence measurements in xenon gas as well as limits of the vacuum effect obtained in the first iteration of the experiment, BMV I. Additionally, we focus on the development of the second generation experiment, BMV II, from setup through early experimental results showing great improvements in sensitivity since the first version of the experiment. The key parameters of this experimental setup demonstrated here are the vacuum system, the pulsed magnetic field coils, and the optical setup.


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\u00a0?

  • Bibliothèque : Université Paul Sabatier. Bibliothèque électronique.
Voir dans le Sudoc, catalogue collectif des bibliothèques de l'enseignement supérieur et de la recherche.