Kinematic sensitivity to the Fierz term of β\beta-decay differential spectra

The current most stringent constraints on exotic scalar or tensor couplings in neutron and nuclear $\beta$ decay, involving left-handed neutrinos, are obtained from the Fierz interference term. The sensitivity to this term in a correlation coefficient is usually driven by an energy-averaged kinematic factor that increases monotonically toward smaller values of the $\beta$ endpoint energies. We first point out here that this property does not hold for certain differential observables that are directly sensitive to the Fierz term, such as the $\beta$ or the recoil energy spectrum. This observation is relevant for the selection of sensitive transitions in searches for exotic couplings through spectrum shape measurements. We then point out previous errors in the exploitation of measurements of the $\beta-\nu$ angular correlation coefficient and discuss their impact on the extraction of constraints on exotic couplings.Comment: 7 pages, 5 figure

Charge-state distribution of Li ions from the β\beta decay of laser-trapped 6^{6}He atoms

Background: The accurate determination of atomic final states following nuclear $\beta$ decay plays an important role in many experiments. In particular, the charge state distributions of ions following nuclear $\beta$ decay are important for determinations of the $\beta-\nu$ angular correlation with improved precision. Purpose: Our measurement aims at providing benchmarks to test theoretical calculations. Method: The kinematics of Li$^{n+}$ ions produced following the $\beta$ decay of $^6{\rm He}$ within an electric field were measured using $^6{\rm He}$ atoms in the metastable $(1s2s,~{^3S_1})$ and in the $(1s2p,~{^3P_2})$ states confined by a magneto-optical trap. The electron shake-off probabilities were deduced including their dependence on ion energy. Results: We find significant discrepancies on the fractions of Li ions in the different charge states with respect to a recent calculation and discuss a plausible explanation. We also point out that there is no explanation for a large discrepancy between the same calculation and a previous measurement of the Li-ion energy dependence of the charge distribution from decays of the electronic ground state

Measurement of the Li8 half-life

We report a new measurement of the Li8 half-life using a plastic scintillator and an ultrafast waveform digitizing module. The result, T1/2=(838.40±0.36)ms, improves by a factor of 2.5 the most precise result obtained so far and is furthermore deduced with negligible corrections due to dead time.Ministerio de Ciencia e Innovación FPA2008-0468

Mesure de probabilités de transitions électromagnétiques dans les noyaux 129Xe et 131Xe: un test des symétries de Bose-Fermi et des supersymétries en physique nucléaire

dissertn: Diss. Doct

Développement de détecteurs de neutrons ultra-froids et d'un système d'analyse de polarisation pour la mesure du moment électrique dipolaire du neutron

Cette thèse s'inscrit dans un nouveau projet de mesure du moment dipolaire électrique (EDM) du neutron à l'institut Paul Scherrer. Deux aspects ont été étudiés ici: la détection et l'analyse de polarisation de neutrons ultra-froids. Trois types de détecteurs ont été testés à l'Institut Laue-Langevin (ILL): le cascade-U (technologieGEM), le compteur à gaz 3He et des scintillateurs dopés au 6Li (type GS). Leur efficacité de détection ainsi que leur sensibilité au bruit de fond ont été mesurées. Sous les conditions expérimentales du spectromètre EDM, le scintillateur GS10 s'est montré compétitif avec le détecteur à gaz 3He. Un système de double scintillateur GS3/GS20 a permis d'améliorer la séparation entre signaux neutrons et gammas. Il s'est avéré 20% moins efficace que le détecteur à gaz 3He sous le spectromètre EDM. Le cascade-U a, quant à lui, montré qu'il était 20% moins efficace qu'un GS10 de 500 m d'épaisseur comme l'ont confirmé des simulations. Un nouveau système d'analyse simultanée de spin est présenté. Il consiste en deux systèmes de détection (bras) possédant chacun un spin flipper adiabatique, un analyseur de spin, et un détecteur. Les bras détectent chacun une composante de polarisation, permettant ainsi un comptage des deux états de spin du neutron. Des tests d'un prototype monté en situation horizontale à l'ILL ont montré que le pouvoir d'analyse des bras était de 80%. La transmission du sytème sans analyseurs est de 50%.This thesis was performed in the context of a project aiming to measure the electric dipole moment (EDM) of the neutron at the Paul Scherrer Institute. Two aspects have been studied: The detection and the polarization analysis of ulracold neutrons. Three types of detectors have been tested at the Institut Laue-Langevin (ILL): The cascade-U (GEM technology), the 3He gas detector and 6Li-doped glass scintillators (GS family). Their detection efficiency and their background sensitivity have been measured. The GS10 scintillator is competitive with the 3He gas detector under the conditions realized with the EDM spectrometer. A GS3/GS20 scintillator stack has enabled to improve the neutron/gamma discrimination. It has been found 20% less efficient than the 3He gas detector under the EDM spectrometer. The cascade-detector has been observed to be 20% less efficient than a 500 m thick GS10 glass as confirmed by simulations. A new system for simultaneous spin analysis is presented. It consists of two independent detection systems (arms) which are each made of an adiabatic spin flipper, a spin analyzer, and a detector. The arms detect opposite spin components, allowing the simultaneous counting of both neutron spin orientations. A prototype mounted in horizontal configuration has been tested at ILL. The analyzing power of both arms has been measured to be 80%. The transmission of the system without spin analyzers has been found to be 50%.CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF

Mesure du paramètre de corrélation angulaire bêta-neutrino dans la désintégration de l'6He

Le sujet de cette thèse est l'analyse des données de l'expérience LPCTrap d'octobre 2008. L'objectif était de mesurer le coefficient de corrélation angulaire b- , ab , de la désintégration de l'6He avec une précision de 0.5%. La mise en évidence d'une déviation de la valeur de ab par rapport à la prédiction du Modèle Standard (MS) serait la signature indirecte d'un couplage de type tenseur dans la désintégration faible du noyau 6He qui mettrait en cause la structure V-A adoptée pour décrire l'interaction faible au sein du MS. Un piège de Paul est employé pour confiner les ions 6He+ dans un volume très restreint et pratiquement au repos afin de disposer d'une source de décroissances la mieux définie. La particule b et l'ion de recul 6Li++ émis lors de la désintégration sont détectés en coïncidence par des détecteurs placés autour du piège. ab est déterminé en comparant la distribution expérimentale du temps de vol de l'ion de recul à celle générée par une simulation Monte-Carlo. Durant cette thèse, une simulation basée sur GEANT4 a été développée, qui prend en compte la totalité des effets expérimentaux susceptibles de contribuer à l'erreur systématique de l'estimation de ab , notamment la diffusion des électrons de basse énergie. Malgré une statistique expérimentale suffisante et une simulation aboutie, une estimation fiable de ab s'est finalement révélée impossible à obtenir en raison d'un dysfonctionnement du détecteur d'ions. Une étude statistique exploratoire a été entreprise pour préciser le niveau de sensibilité de la technique de mesure aux tests des hypothèses du MS. Les outils développés dans cette thèse seront utilisés pour analyser les expériences futures.The subject of this work is the data analysis of the LPCTrap experiment which occurred in 2008. The goal was to measure the b- angular correlation coefficient, ab , in the 6He decay at a 0.5% precision level. Evidences of a discrepancy between the experimental value of ab and the prediction of the Standard Model (SM) would mean the existence of a vector current in the weak decay of 6He. This discovery would question the V-A structure used to describe the weak interaction in the SM. A Paul trap is used to confine 6He+ ions almost at rest in a very small volume in order to have a decay source as well defined as possible. The emitted b particle and 6Li++ ion are detected in coincidence by detectors located around the trap. ab is determined from a comparison between the experimental and a Monte-Carlo simulated distributions of the time of flight of the recoiling ions. During this work, a simulation based on GEANT4 has been developed, taking into account all the experimental effects which are likely to contribute to the systematic error of the ab estimation. A special focus has been put on the electron scattering modelling. Despite a sufficient experimental statistics and an efficient simulation, a correct estimation was not achieved due to a malfunction of the ion detector. An exploratory statistical study has been undertaken in order to accurately specify the sensitivity level of the measurement performed with the LPCTrap apparatus in testing the hypotheses of the SM. The tools developed in this work will be used to analyze future experiments.CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSudocFranceF

Mesure du coefficient de corrélation angulaire béta-neutrino dans la décroissance de l 6He à l aide d un piège de Paul

CAEN-BU Sciences et STAPS (141182103) / SudocSTRASBOURG-Bib.Central Recherche (674822133) / SudocSudocFranceF