Déflectométrie Moiré d’Ions de Basse Énergie pour l’Expérience AEGIS

par Pierre Lansonneur

Thèse de doctorat en Physique

Sous la direction de Patrick Nédélec.

Soutenue le 05-10-2017

à Lyon , dans le cadre de École doctorale de Physique et Astrophysique de Lyon , en partenariat avec Université Claude Bernard (Lyon) (établissement opérateur d'inscription) et de Institut de physique nucléaire (Villeurbanne, Rhône) (laboratoire) .

Le président du jury était Corinne Augier.

Le jury était composé de Michaël Beuve, Markus Oberthaler.

Les rapporteurs étaient Gemma Testera, David Lunney.


  • Résumé

    Bien que les propriétés de l'antimatière soit largement testées dans le secteur faible, fort et électromagnétique, la question de la gravitation pour ces objets reste ouverte. En observant la chute libre d'atomes d'anti-hydrogène, l'expérience AEGIS prévoit de mesurer pour lapremière fois l'accéleration gravitationelle pour l'antimatière. Le dispositif prévu pour cette mesure se compose de trois réseaux en transmission et d'un détecteur possèdant une haute résolution spatiale. Le travail de cette thèse se concentre sur la caractérisation d'un tel dispositif avec une source d'ions de basse énergie, permettant de mesurer simultanément les champs électriques et magnétiques environnant. La sensibilité atteinte en font un dispositif compétitif avec les meilleurs appareils disponibles. Une attention particulière est également portée sur l'implémentation de l'expérience avec des réseaux de pas plus fin, afin de mettre en évidence l'interférence quantique des ions. Les effets qui pourraient réduire le contraste des franges d'interférences sont passés en revue et discutés. Enfin, la réalisation d'une ligne de faisceau capable de sélectionner des particules de basse énergie et l'intégration d'un détecteur silicium dédié à la détection d'antiprotons est détaillée dans le but de réaliser pour la première fois l'interférence de particules d'antimatière

  • Titre traduit

    Moiré Deflectometry with a Low-Energy Ion Beam for the AEGIS Experiment


  • Résumé

    Although numerous experiments investigate the properties of antimatter in the weak, strong and electromagnetic sector, the gravitational interaction for these objects remains an open question. By observing the free-fall of antihydrogen atoms, the AEGIS experiment plans toperform the first measurement of the gravitational acceleration on antimatter. The device envisioned for such an experiment consists in a set of three transmission gratings with a pitch of few micrometers, associated with a high resolution imaging detector. This thesis focuses on testing such a device with a low-energy ion beam, enabling one to measure simultaneously the magnitude of surrounding electric and magnetic fields. The sensitivity achieved makes such an apparatus competitive with state-of-the-art fieldmeters. An effort is moreover initiated to perform the same experiment with smaller grating periodicities since it could reveal the quantum interference of the ions. In order to probe the quantum behavior of protons, the effects which might destroy the interference pattern are reviewed and discussed. We finally detail the implementation of a velocity selector and a silicon detector dedicated to low energy antiprotons. These two components are indeed a prerequisite to perform for the first time theinterference of antimatter particles


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