À la recherche de violation de symétrie CP avec MORA : mise en service du dispositif expérimental et premières expériences

Search for CP violation with MORA : commissioning of the setups and first experiments

• Auteur / Autrice : Sacha Daumas Tschopp
• Direction : Etienne Liénard
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Physique
• Date : Soutenance le 14/12/2023
• Etablissement(s) : Normandie
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale physique, sciences de l’ingénieur, matériaux, énergie (Saint-Etienne du Rouvray, Seine Maritime)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de physique corpusculaire de Caen (1947-....)
• Partenaire(s) de recherche : établissement co-accrédité : Université de Caen Normandie (1971-....)
• Jury : Président / Présidente : Bertram Blank
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Bertram Blank, Nathal Severijns, Pauline Ascher, Pierre Delahaye, Leendert Hayen
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : Bertram Blank, Nathal Severijns

Mots clés

Mots clés contrôlés

Polarisation (physique nucléaire)

Symétrie (physique)

Modèle standard (physique)

Analyse des données

Étalonnage

Violation de la règle CP (physique nucléaire)

Désintégration bêta

Mots clés libres

Piège de Paul

Simulations

Beta decay

CP violation

Paul trap

Calibrations

Simulations

Analysis

Standard Model

Symmetries

Laser polarisation

Résumé

Cette thèse s’inscrit dans la recherche de d’évènement impliquant une violation de symétrie CP. Pour se faire, on s’intéresse au paramètre de corrélation triple D définit dans le Model Standard comme étant nul. D est corrélé au spin du noyau père ainsi qu’aux différentes impulsions des produits de désintégrations beta. Une orientation du spin des noyaux pères est nécessaire pour accéder à ce paramètre. Le dispositif MORA est une expérience de piégeage maximisant ainsi cette polarisation. La majeure partie de ce travail de thèse consiste en l’étude du dispositif expérimental et de sa mise en service à l’aide de source de faisceau stable. Des simulations simion ont été réalisées afin de faciliter la réussite du piégeages de ions. Une mise en service à également été réalisée au sein du hall expérimental du département de physique de l’université de Jyväskylä, là où l’expérience réside actuellement. Quatre temps de faisceau de 23Mg ont permis d’affiner le dispositif permettant la prise des premières données exploitables de MORA. La caractérisation et la calibration des détecteurs β est également une part majeure de ce travail. Après une calibration expérimentale, unetentative d’amélioration de cette dernière à l’aide de simulations geant4 a été faite et montre une différence d’amplitude entre les spectres expérimentaux et simulés. C’est pourquoi divers pistes ont été exploré afin de fournir une explication de celles-ci. Enfin ce travail se conclut par l’analyse des premières données prises en novembre 2022.

This thesis is part of the search for events involving CP violation. To this end, we are interested in the triple correlation parameter D defined in the Standard Model as zero. D is correlated to the spin of the parent nucleus and to the different momenta of the beta decay products. Spin orientation of the parent nuclei is required to access this parameter. The MORA device is a trapping experiment that maximises this polarisation. The major part of this thesis work consists of studying the experimental setup and its commissioning using a stable beam source. Simulations were carried out to facilitate successful ion trapping. Commissioning was also carried out in the experimental hall of the physics department at the University of Jyväskylä, where the experiment currently resides. Four 23Mg beam times were used to fine-tune the device, enabling the first usable MORA data to be taken. The characterisation and calibration of the β detectors is also a major part of this work. After an experimental calibration, an attempt was made to improve the latter using simulations, which showed a difference in amplitude between the experimental and simulated spectra. Various avenues have therefore been explored in order to provide an explanation for these differences. Finally, this work concludes with the analysis of the first data taken in November 2022.