Test du Modèle Standard à basse énergie  : mesure précise des rapports d’embranchement de 62 Ga : mesure précise de la durée de vie de 38 Ca

Nº d’ordre : 3667


THÈSE

PRÉSENTÉE À

L’UNIVERSITÉ DE BORDEAUX I

ÉCOLE DOCTORALE DE

SCIENCES PHYSIQUES ET DE L’INGÉNIEUR

Par
Anissa BEY

POUR OBTENIR LE GRADE DE

DOCTEUR

SPÉCIALITÉ : Astrophysique, Plasmas et Corpuscules
                                                               
 
 
 
Test du Modèle Standard à basse énergie :
62- Mesure précise des rapports d’embranchement de Ga
38- Mesure précise de la durée de vie de Ca
 
 
 
Soutenue le 14 novembre 2008

Après avis de MM :
O. Naviliat-Cunic Rapporteurs
C. Volpe

Devant la commission d’examen formée de : 
M. P. Quentin Professeur, Université de Bordeaux I Président du Jury
M. B. Blank Directeur de Recherche, CENBG Directeur de thèse
M. O. Naviliat-Cunic Université de Caen Rapporteur
MME. C. Volpe Chargé de Recherche, IPN Orsay Rapporteur
M. G. de France echerche, GANIL
 



Remerciements




Au travers de ces quelques lignes, je souhaite adresser mes sincères remerciements à toutes les
personnes ayant contribué directement ou de loin à l’aboutissement de ce travail scientifique.

Je remercie d’abord M. B. Haas directeur du Centre d’Études Nucléaires de Bordeaux-Gradignan
pour m’avoir accueilli au sein du laboratoire pendant la durée de la thèse.

Je tiens à témoigner ma reconnaissance aux membres du Jury pour avoir accepté d’évaluer ce
travail. Je remercie M. P. Quentin d’avoir présider la soutenance. Je remercie Mme C. Volpe, M. O.
Naviliat-Cunic et M. G. de France pour leur lecture minutieuse du rapport de thèse, leurs corrections et
pour les discussions constructives et riches en enseignements que l’on a pu avoir.

Je voudrai ensuite exprimer ma profonde gratitude envers mon directeur de thèse. M. B. Blank m’a
offert l’importante opportunité de mener un travail de thèse et dirigé avec beaucoup de patience et
compréhension pendant quatre ans. J’ai apprécié sa modestie et je me suis employée à m’inspirer de sa
rigueur scientifique. Je lui suis reconnaissante pour sa confiance, pour l’attention qu’il a consacré aux
moindres détails (programmes, corrections, questions simplistes…), et surtout pour tout le savoir qu’il
m’a transmis dans le cadre du travail doctoral qui nous a réuni.

Je remercie M. J. Giovinazzo pour l’aide précieuse qu’il m’a apporté à plusieurs étapes de la thèse et
pour la grande disponibilité dont il a fait preuve. Je remercie Jérôme pour avoir partagé son bureau
38avec moi et pour m’avoir permis de travailler sur les données Ca. J’ai particulièrement apprécié son
sens critique juste des corrections et résultats, phase indispensable de tout travail scientifique. À ce
même titre, je remercie M. G. Canchel ainsi que les autres membres du groupe « Noyaux Exotiques »
et l’ensemble des services techniques du CENBG auxquels cette thèse doit beaucoup. Je remercie
également le professeur J. Donhue pour avoir accepté de corriger la partie théorique de ce manuscrit et
pour m’avoir éclairé sur de nombreux aspects liés au SM électrofaible.

J’ai passé la dernière année de ma thèse au LPC Caen où j’ai eu le privilège de collaborer avec le
corps enseignent-chercheurs dans le cadre d’un contrat ATER. Je remercie d’abord le personnel de ce
laboratoire où il m’était toujours agréable de travailler pour leur accueil et sympathie. Je tiens à
remercier (M. B. Tamain, M. O. Juillet, Mme F. Gulminelli, M. J.P. Signolle, Mme N. Marie-Nourry,
M. E. Liénard…) pour leur confiance, pour la grande disponibilité et écoute dont ils ont fait preuve.

En particulier, j’exprime ma sincère reconnaissance envers Mme. F. Gulminelli pour sa disponibilité,
l’accueil chaleureux qu’elle m’a toujours réservé, pour avoir répondu à toutes mes questions avec une
patience et clarté inégales et pour m’avoir soutenu dans ma mission. À ce même titre, je remercie
également mon directeur de recherche (LPC) M. N. Orr pour m’avoir accueilli au sein de son groupe
« neutron-rich Noyaux Exotiques », pour sa grande compréhension, gentillesse et ses conseils qui ont
été un élan porteur d’espoir. Je dois tant à M. J-C. Steckmeyer directeur du LPC Caen et A. Gontier
qui ont veillé à la finalisation de ce travail dans de bonnes conditions.

Mes dernières pensées, n’ont pas les moins importantes, vont à Lynda Achouri pour ces qualités
humaines exceptionnelles. Je tiens à remercier Lynda pour son aide et pour m’avoir soutenu pendant
les moments difficiles. Je la remercie pour avoir corrigé, dans des délais record, toutes sortes de
documents que je lui présentais, pour les discussions « physiques », pour les nombreuses invitations
sociales, pour l’écoute et le temps qu’elle a toujours su me consacrer.



Table des matières




Introduction 11

1  Théorie des interactions faibles................................................................. 13

1.1  Interaction universelle de Fermi ................................................................................ 13 
1.1.1  Modèle de Fermi............................................................................................... 13 
1.1.1.1 Couplage à quatre fermions 14 
1.1.1.2 Transitions β permises......................................................................... 15 
1.1.1.3 Règles de sélection de Fermi ............................................................... 16 
1.1.1.4 Durée de vie comparée ........................................................................ 16 
1.1.1.5 Limites du modèle ............................................................................... 17 
1.1.1.6 Couplages de l’interaction faible......................................................... 19
1.1.2  Théorie V −A...................................................................................................... 22 
1.1.2.1 Violation de la parité ........................................................................... 22 
1.1.2.2 Hélicité d’une particule ....................................................................... 23 
1.1.2.3 Concept de chiralité ............................................................................. 24 
1.1.2.4 Hamiltonien V −A ................................................................................. 26 
1.1.2.5 Désintégration du muon 28 
1.1.2.6 Hypothèse CVC................................................................................... 29 
1.1.2.7 Hypothèse PCAC 35 
1.1.2.8 Courants induits 37 
1.1.2.9 Limites de la théorie ............................................................................ 38
1.2  Modèle GSW (de Glashow, Salam et Weinberg)...................................................... 42 
1.2.1 Théorie de jauge et groupe de symétrie SU(3) ×SU(2) ×U(1) ..................... 43 C L Y
1.2.2 Classification des champs fermioniques .......................................................... 44 
1.2.3 Mélange de Cabibbo ........................................................................................ 46 
1.2.4 Matrice CKM ................................................................................................... 49
1.3  Test du Modèle Standard dans la désintégration β nucléaire .................................... 51 
1.3.1 Transitions super-permises de Fermi ............................................................... 51 
1.3.2 Corrections théoriques ..................................................................................... 52 
1.3.2.1 Corrections radiatives .......................................................................... 53 
1.3.2.2 Brisure de la symétrie d’isospin ..........................................