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David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20041 Aurons-nous la peau du Neutron? Etat des lieux sur le 208 Pb Mesure par la sonde faible Méthode.

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1 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20041 Aurons-nous la peau du Neutron? Etat des lieux sur le 208 Pb Mesure par la sonde faible Méthode expérimentale Apport de connaissances

2 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20042 Prédictions Théoriques NL1 SKIII P. Ring et al., Nucl. Phys. A624, 349 (1997)

3 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20043 Mesures [1] [2] [3][4] PRex: R n /R n ~1% Rn:Rn: [1]: -Pb, Nucl. Phys. A209,1 (1973) [2]: p-Pb, Phys. Rev. C 21, 1488 (1980) [4]: -Pb*, Nucl. Phys. A567, 521 (1994) [3]: p-Pb, Phys. Rev. C 49, 2118 (1994) Nouvelle mesure en diffusion de -, Indépendante des modèles nucléaires: SHF+FP: Skyrme contraint par nEOS de Friedman-Pandharipande. R p = / fm 208 Pb Diffusion élastique de - :

4 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20044 Sonde faible de la matière nucléaire 2 GFQ2GFQ2 ~ Q 2 ~ MZMZ M e - (k) N N Z0Z0 e-e- NN + e - N e - N = Mais effet non mesurable dans si Q 2 <

5 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20045 La symétrie parité Exacte pour QED, QCD, gravitation Non respectée par lélectrofaible, signature unique Parité (Réflexion / O) 180 deg. Sym. miroir O Vecteur : Scalaire : Pseudo-vecteur: Pseudo-scalaire: x,p,E m =x p,B h=.p -x,-p,-E +m +,+B -h

6 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20046 Et Z 0 est arrivé… e(k) N(p) e(k ) O e(k) N(p) e(k ) Asymétrie de violation de parité: Parité (pseudo-vecteur)

7 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20047 Théorie V-A W+W+ e+e+ Z0Z0 f f c f V = T 3 – 2sin 2 W Q f c f A = T 3 Violation maximale de P Courant neutre: Courant chargé: Violation partielle de P (T.D.Lee et C.N. Yang, 1956) Charges faibles Q W = 1-4sin 2 W p Q W = 1 n

8 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20048 Une nouvelle sonde fructueuse

9 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/20049 F W (Q 2 ) F (Q 2 ) -N F n (Q 2 ) + (1-4sin 2 W ) Z F p (Q 2 ) Z F p (Q 2 ) Mesure de R n par la sonde faible e-e- 208 Pb Z0Z0 Approximation de Born: ( R 2 =R 2 n -R 2 p )

10 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Extraction de F W (Q 2 ) Corrections Coulombiennes: A exp ~ (1-Z / ) A born Correction déjà bien maîtrisée pour R p Section efficace au % F w sensible à la distribution de neutrons dont la correction dépend peu. 30% pour la cinématique de PRex Erreur associée négligeable: C. Horowitz et al, Phys. Rev. C 63, (2001) F W comparaison avec théorie de champ moyen

11 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Extraction de R n 208 Pb: R n ~ R W fm, erreur << 0.05 fm Rq: 4 He, N=Z et R n =R p mesure de r s.

12 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Erreurs Syst. Théoriques Courants déchange: -Pas de transitions par interaction Coulombienne -Portée faible, r MEC <

13 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Jefferson Laboratory Faisceau continu E = GeV upgrade 12 GeV I = 1nA A P e ~80% 3 halls expérimentaux en simultané

14 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Figure de Mérite F.O.M. = d /d.A 2. 2 E850 MeV e 6.0 deg q0.45 fm -1 Q2Q Gev/c 2 A PV 0.64 ppm !

15 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Hall JLab = 860 MHz T =700h A/A = 3% Dose=16 MRad Détecteur Plan focal Polarimètres Cible E850 MeV e 6.0 deg q0.45 fm -1 A PV 0.64 ppm I =50 A Pe=80%

16 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Pas de temps mort ADCADC 16 bits N R,L e-e- Détection A exp = (ppb) ! Précision statistique attendue pour 700h de faisceau: Signal INTEGRE sur un pulse dhélicité : Sandwich quartz-cuivre R LRRLL

17 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Detection Bruit de fond Plan focal p Dispersion=12.5cm/% - Réjection du bruit de fond grâce a une très bonne résolution en E - Coupure à 4MeV: intégration des premiers niveaux excites A exp = A [ 1-B/S(1-A B /A ) ] Avec B/S<0.1% et A B ~A Correction et erreur négligeables Permet + de pertes dénergie dans cible épaisse MeV 208 Pb

18 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Cible de Pb Epaisseur limitée par radiations dans le hall et les pertes dénergies 10% de 0 Tenue à fort courant par un revêtement de poudre de diamant.

19 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Intégration de lensemble de laccélérateur dans lappareillage de lexpérience: Source polarisée Moniteurs de positions et courant Aimants correcteurs Polarimètres Cible détecteurs Contrôle du faisceau N = N (I,X,Y, x, y,E,…)

20 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Source Polarisée R L R L 15 Hz Séquence HV: * En phase avec le 50/60Hz Réduit le bruit électronique lié au secteur * Première état dune paire aléatoire Supprime la corrélation a lhélicité * Renversement rapide de lhélicité Minimise la sensibilité aux variations de lappareillage * Inversion R L par lame /2 Change le signe de lasymétrie physique Accélérateur e-e- R L …

21 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Pouvoir danalyse du cristal source Asymétrie en intensité jitter~0.5% bruit I paire I Transport non parfait du faisceau laser a la source: 3 ppm/Volt A (ppm) PITA slope: bras de levier du feed-back Polarisation linéaire résiduelle

22 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ /2 Contre-réaction Contre reaction sur la tension de la cellule de Pockels: Convergence en 1/N de la valeur moyenne et de lerreur Limitation du bruit électronique qui reste en 1/N

23 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Normalisation - Q2 à 0.3%: - mesure de spectro à 0.3 mrad près - Utilisation de la haute resol. en E - P e à 1%: - Polarimètre Compton avec laser vert. - Challenge a basse énergie car - F.O.M. E 2 - Idée de polarimètre - Moller à atomes froids. - dP e /P e potentielle = 0.5% Source derreur A/A(%) Polarisation1.0 Q2Q2 0.3 Acceptance0.3 Param. Faisceau0.2 Bruit de fond0.2 Total Syst.1.1 Stat.3.0 TOTAL3.2

24 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Contraintes sur N-N effectives A. Brown, Phys. Rev. Lett. 85, 5296 (2000) R n -R p dans 208 Pb (fm) E/N (MeV) n (neutron/fm 3 ) d n /dE à n =0.1 n/fm 3

25 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Contraintes sur N-N effectives Asymétrie dans lénergie de Fermi bien contrôlée dans les modèles

26 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Des atomes aux étoiles Violation de parité dans les atomes: -tests très précis (Q W à 0.7%) du MS a basse énergie -Niveau derreur des corrections électrofaibles R n /R n =2% -Mesure sur Ba envisgeable (N/Z plus proche de 137 Cs) Contraintes sur le rayon des étoiles à neutrons C.J. Horowitz, Phys. Rev. C 64, (2001)

27 David LhuillierAtelier de Structure Nucléaire - 05/ Conclusion Résiste au feu des erreurs théoriques, peu de dépendance aux modèles nucléaires Erreurs expérimentales seront dures à cuire Contraintes sur les interactions effectives Connexions avec PV atomiques et astro-physique Prex:


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