Voies ouvertes par des cellules en saphir pour des expériences de violation de parité détectée par émission stimulée - CNRS - Centre national de la recherche scientifique Accéder directement au contenu
Thèse Année : 2001

Voies ouvertes par des cellules en saphir pour des expériences de violation de parité détectée par émission stimulée

Erwan Jahier

Résumé

We study the improvements and limits obtained by
using sapphire cesium cells in an atomic physics experiment aiming at a precise
measurement of a parity violation (PV) effect, associated with the exchange of
Zo bosons in the cesium atom. Such a measurement provides a test of the
electroweak model at very low energy. Our experiment is of the pump-probe kind,
performed on the 6S1/2-7S1/2-6P3/2 transition in a dense cesium
vapor, subjected to an electric field E=2kV/cm, static on the time
scale of the laser pulses. With the configuration studied before this thesis
( E-field along the laser beams), the sapphire cells have allowed us to
overcome several limits encountered with the previous glass cells: (i) sapphire
windows are totally immune to the experimental conditions (ii)Cs2 dimers
can be thermally destroyed by overheating the vapor (iii) the production of the E-field
in the cell with external electrodes ensures a fair reduction of the surface
resistive currents inside the cell. Nevertheless, the excitation laser pulse
induce electron emission from the windows and we observed the multiplication of
charges accelerated by the E-field. Perturbations associated with
space charge and electron currents presently limit the precision of a PV
measurement in this configuration. Next, we began studying of a new
experimental configuration, where the E-field is perpendicular to the
laser beams. This was easy to implement using the sapphire cells since we could
use external electrodes. The first experimental step has been the determination
of the correct parameters for measurements of longitudinal and (with Larmor
precession) transverse atomic orientations in the 7S state, using pulsed
pump-probe polarimetry, and stimulated detection. We have also measured the
E-field in situ for both longitudinal and transverse
configuration. Such a determination is crucial for the analysis of longitudinal
configuration PV data.
Nous étudions les performances et limites de cellules à césium en
saphir pour une expérience de physique atomique visant à une mesure précise
d'un effet de violation de parité (PV) associé à l'échange du boson Zo
dans l'atome de césium. Une telle mesure permet un test à très basse énergie du
modèle standard électrofaible. Il s'agit d'une expérience pompe-sonde sur le
système 6S1/2-7S1/2-6P3/2, menée en régime impulsionnel, dans une
vapeur dense de césium (2.10^14 atomes/cm3), soumise à un champ
électrique E= (2kV/cm) statique à
l'échelle des impulsions laser.

Dans la configuration étudiée avant cette thèse (champ E appliqué selon
la direction de propagation des faisceaux) les cellules en saphir ont permis de
dépasser plusieurs limites rencontrées auparavant avec les cellules en verre:
(i) totale immunité des fenêtres aux conditions de l'expérience (ii)
destruction thermique des dimères Cs2 en surchauffant la vapeur (iii)
production désormais possible du champ E dans la cellule avec des
électrodes externes, attestant la réduction des courants surfaciques internes.
Il apparaît cependant une émission d'électrons par les fenêtres, induite par
l'impulsion laser d'excitation, et on met en évidence une multiplication des
charges au cours de leur accélération dans le champ électrique. Les
perturbations associées à la charge d'espace et au courant électronique
limitent actuellement la précision des moyennages PV dans cette configuration.
Nous avons ensuite exploré une nouvelle configuration expérimentale, où le
champ électrique est perpendiculaire aux faisceaux. Cela a été réalisable
facilement avec l'utilisation d'électrodes externes, exploitables avec les
cellules en saphir. Les premières études expérimentales ont permis de dégager
les conditions de mesure et de calibration d'orientations atomiques
longitudinale et transverse (en utilisant la précession de Larmor) dans l'état
7S, par polarimétrie pompe-sonde impulsionnelle, en exploitant la détection par
émission stimulée. Nous avons par ailleurs mis en oeuvre une mesure atomique
in situ du champ électrique, utilisable dans les deux configurations
expérimentales. Cette mesure est indispensable pour exploiter les mesures PV en
configuration longitudinale.
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Dates et versions

tel-00000883 , version 1 (23-11-2001)

Identifiants

  • HAL Id : tel-00000883 , version 1

Citer

Erwan Jahier. Voies ouvertes par des cellules en saphir pour des expériences de violation de parité détectée par émission stimulée. Physique Atomique [physics.atom-ph]. Université Pierre et Marie Curie - Paris VI, 2001. Français. ⟨NNT : ⟩. ⟨tel-00000883⟩
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