Test du Modèle Standard avec l'expérience WISArD

Testing the Standard Model with the WISArD Experiment

• Auteur / Autrice : Samuel Lecanuet
• Direction : Maud Versteegen, Bertram Blank
• Type : Projet de thèse
• Discipline(s) : Astrophysique, Plasmas, nucléaire
• Date : Inscription en doctorat le 31/08/2023
• Etablissement(s) : Bordeaux
• Ecole(s) doctorale(s) : École doctorale des sciences physiques et de l’ingénieur (Talence, Gironde ; 1995-....)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Centre d'études nucléaires Bordeaux Gradignan
• Partenaire(s) de recherche : Equipe de recherche : Noyaux exotiques

Mots clés

Mots clés libres

WISArD

Intéraction faible

Modèle Standard

Argon

Courant exotique

WISArD

Weak interaction

Standard Model

Argon

Exotic current

Résumé

L'objectif de l'expérience WISArD est de tester l'existence de nouvelle physique dans le secteur de l'interaction faible du Modèle Standard de la physique des particules à l'aide de la décroissance beta. Le paramètre de corrélation angulaire a et le terme d'interférence de Fierz b qui caractérisent la décroissance beta sont sensibles à l'existence de courants exotiques de types scalaire ou tenseur. Ces courants sont exclus de la description de l'interaction électrofaible dans le cadre du Modèle Standard, qui ne fait intervenir que les courants de types vecteur et axial-vecteur. L'expérience WISArD a pour objectif de mesurer ces paramètres dans la décroissance d'32Ar avec une précision de l'ordre de 0.1%, afin d'apporter des contraintes sur la nouvelle physique compétitives avec les recherches directes menées à très haute énergie au LHC. L'expérience est installée dans le hall expérimental ISOLDE au CERN. Une première prise de données en 2018 a permis de valider le principe de la mesure et d'obtenir le 3ème meilleur résultat mondial sur le coefficient de corrélation angulaire a dans le cadre d'une décroissance beta de type Fermi. Une deuxième campagne expérimentale a eu lieu en 2021 après la mise à jour complète du dispositif expérimental. Suite à ces résultats, un ensemble d'améliorations ont encore été implémentées afin de maîtriser les effets systématiques au niveau de précision requis et une prochaine campagne de mesure est prévue à l'automne 2023. La durée de cette prochaine campagne doit permettre d'accumuler la statistique suffisante pour atteindre la précision voulue.

The objective of the WISArD experiment is to test the existence of new physics in the weak interaction sector of the Standard Model of particle physics using beta decay. The angular correlation parameter a and the Fierz interference term b, which characterize beta decay, are sensitive to the existence of exotic scalar or tensor currents. These currents are not included in the description of the electroweak interaction within the framework of the Standard Model, which only involves vector and axial-vector currents. The goal of the WISArD experiment is to measure these parameters in the decay of 32Ar with a precision of about 0.1%, in order to provide constraints on new physics that are competitive with the direct searches conducted at very high energies at the LHC. The experiment is located in the ISOLDE experimental hall at CERN. A first data-taking in 2018 validated the measurement principle and achieved the world's third-best result for the angular correlation coefficient a in a Fermi-type beta decay. A second experimental campaign took place in 2021 after a complete update of the experimental setup. Following these results, a series of improvements were implemented to control systematic effects at the required precision level, and a next measurement campaign is planned for the fall of 2023. The duration of this upcoming campaign is expected to accumulate sufficient statistics to achieve the desired precision.