Search for time reversal violation in neutron decay
Recherche d'une violation de l'invariance sous le renversement du temps dans la désintégration du neutron
Résumé
The topic of this thesis is the implementation of an experimental setup designed to measure
the R- and N-parameters in polarized neutron decay, together with the data analysis.
Four observables are necessary for this measurement: the neutron polarization, the electron
momentum and both transverse components of the electron polarization. These last
two are measured using a Mott polarimeter. The other observables are determined using
the same detectors. The precision to be reached on the R-parameter is 0.5%. A non
zero value would sign a time reversal invariance violation and therefore would be a hint
of physics beyond the Standard Model. This document firstly presents the work done to
prepare and optimize the experimental setup before the data acquisition run performed
in 2004. Particular care was taken on the scintillator walls, used to trigger the acquisition
and measure the electron energy. The second part concerns the implementation of
methods to extract R and N from the data, and the study of the background recorded
simultaneously.
the R- and N-parameters in polarized neutron decay, together with the data analysis.
Four observables are necessary for this measurement: the neutron polarization, the electron
momentum and both transverse components of the electron polarization. These last
two are measured using a Mott polarimeter. The other observables are determined using
the same detectors. The precision to be reached on the R-parameter is 0.5%. A non
zero value would sign a time reversal invariance violation and therefore would be a hint
of physics beyond the Standard Model. This document firstly presents the work done to
prepare and optimize the experimental setup before the data acquisition run performed
in 2004. Particular care was taken on the scintillator walls, used to trigger the acquisition
and measure the electron energy. The second part concerns the implementation of
methods to extract R and N from the data, and the study of the background recorded
simultaneously.
Le sujet de ce cette thèse est la mise en oeuvre d'un dispositif expérimental permettant
la mesure des paramètres R et N dans la désintégration du neutron polarisé, ainsi que
l'analyse des données récoltées. Quatre observables sont nécessaires à cette mesure : la
polarisation des neutrons, l'impulsion des électrons et les deux composantes transversales
de la polarisation des électrons. Ces deux dernières observables sont mesurées au moyen
d'un polarimètre de Mott. Les mêmes détecteurs permettent également de déterminer
les autres observables. La précision recherchée sur le paramètre R est de 0,5%. Une
valeur non nulle serait la marque d'une violation de la symétrie sous le renversement du
temps, non prévue par le Modèle Standard. Ce document décrit dans un premier temps le
travail effectué pour préparer et optimiser le dispositif expérimental avant la campagne de
mesure qui s'est déroulée à l'été 2004. En particulier, un effort important a été fourni pour
améliorer le fonctionnement des murs de scintillateurs utilisés à la fois pour déclencher
l'acquisition et pour mesurer l'énergie des électrons. La deuxième partie concerne la mise
au point d'une méthode d'extraction des paramètres R et N à partir des données récoltées,
et l'étude de l'origine du bruit de fond mesuré simultanément
la mesure des paramètres R et N dans la désintégration du neutron polarisé, ainsi que
l'analyse des données récoltées. Quatre observables sont nécessaires à cette mesure : la
polarisation des neutrons, l'impulsion des électrons et les deux composantes transversales
de la polarisation des électrons. Ces deux dernières observables sont mesurées au moyen
d'un polarimètre de Mott. Les mêmes détecteurs permettent également de déterminer
les autres observables. La précision recherchée sur le paramètre R est de 0,5%. Une
valeur non nulle serait la marque d'une violation de la symétrie sous le renversement du
temps, non prévue par le Modèle Standard. Ce document décrit dans un premier temps le
travail effectué pour préparer et optimiser le dispositif expérimental avant la campagne de
mesure qui s'est déroulée à l'été 2004. En particulier, un effort important a été fourni pour
améliorer le fonctionnement des murs de scintillateurs utilisés à la fois pour déclencher
l'acquisition et pour mesurer l'énergie des électrons. La deuxième partie concerne la mise
au point d'une méthode d'extraction des paramètres R et N à partir des données récoltées,
et l'étude de l'origine du bruit de fond mesuré simultanément
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