{"id":7168,"date":"2025-11-03T13:53:00","date_gmt":"2025-11-03T12:53:00","guid":{"rendered":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/?p=7168"},"modified":"2025-11-04T10:53:15","modified_gmt":"2025-11-04T09:53:15","slug":"premiere-mesure-du-degre-de-polarisation-dions-radioactifs-avec-lexperience-mora","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.ganil-spiral2.eu\/fr\/2025\/11\/03\/premiere-mesure-du-degre-de-polarisation-dions-radioactifs-avec-lexperience-mora\/","title":{"rendered":"Premi\u00e8re mesure du degr\u00e9 de polarisation d’ions radioactifs avec l’exp\u00e9rience MORA"},"content":{"rendered":"\n

L\u2019exp\u00e9rience MORA, coordonn\u00e9e par le GANIL, vient de franchir une \u00e9tape d\u00e9cisive avec la premi\u00e8re mesure du degr\u00e9 de polarisation d’ions radioactifs \u00b2\u00b3Mg\u207a dans son pi\u00e8ge, r\u00e9alis\u00e9e \u00e0 l\u2019installation IGISOL de l\u2019Universit\u00e9 de Jyv\u00e4skyl\u00e4 (Finlande). Ce r\u00e9sultat, publi\u00e9 dans European Physical Journal A<\/a>, constitue la premi\u00e8re d\u00e9monstration exp\u00e9rimentale de la polarisation laser d\u2019ions radioactifs pi\u00e9g\u00e9s dans un pi\u00e8ge de Paul transparent.<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Une technique de polarisation laser in\u00e9dite et hautement efficace<\/strong><\/p>\n

L\u2019exp\u00e9rience MORA<\/a> (Matter\u2019s Origin from RadioActivity) vise \u00e0 rechercher une violation de la sym\u00e9trie fondamentale dite CP dans la d\u00e9sint\u00e9gration des ions \u00b2\u00b3Mg\u207a par \u00e9mission d\u2019un positron (d\u00e9sint\u00e9gration dite \u03b2\u207a), une piste susceptible d\u2019expliquer l\u2019asym\u00e9trie entre la mati\u00e8re et l\u2019antimati\u00e8re observ\u00e9e dans l\u2019Univers.\u00a0Elle est bas\u00e9e sur la mesure de la corr\u00e9lation angulaire entre le noyau de recul et le positron \u00e9mis lors de la d\u00e9croissance radioactive d\u2019ions fortement polaris\u00e9s. Elle utilise un pi\u00e8ge de Paul transparent qui permet de la polarisation des ions radioactifs par leur interaction avec des faisceaux lasers puls\u00e9s. Gr\u00e2ce au pi\u00e9geage des ions, la m\u00e9thode de polarisation atteint une efficacit\u00e9 sup\u00e9rieure de plusieurs ordres de grandeur \u00e0 celle obtenue dans les techniques classiques de pi\u00e9geage d\u2019atomes neutres (pi\u00e8ges magn\u00e9to-optiques). Comme dans ces derni\u00e8res, le dispositif MORA permet une exposition prolong\u00e9e des ions aux faisceaux lasers, conduisant \u00e0 une forte polarisation.<\/p>\n

La mesure r\u00e9cemment obtenue indique un degr\u00e9 de polarisation\u00a0 compris entre 55 % et 100 % avec un niveau de confiance de 90 %, et une efficacit\u00e9 de pi\u00e9geage de l\u2019ordre de 30%. A titre de comparaison, les pi\u00e8ges magn\u00e9to-optiques atteignent \u00e9galement des degr\u00e9s de polarisation tr\u00e8s \u00e9lev\u00e9s (souvent sup\u00e9rieurs \u00e0 90 %), mais avec une efficacit\u00e9 de pi\u00e9geage inf\u00e9rieure \u00e0 une fraction de pour cent. Cette premi\u00e8re mesure du degr\u00e9 de polarisation constitue ainsi une d\u00e9monstration convaincante du potentiel exceptionnel de la technique de polarisation laser dans le pi\u00e8ge MORA.<\/p>\n

Un jalon pour la recherche de violation de sym\u00e9trie CP<\/strong><\/p>\n

Install\u00e9e \u00e0 IGISOL, \u00e0 l\u2019Universit\u00e9 de Jyv\u00e4skyl\u00e4 en Finlande depuis 2022, l\u2019exp\u00e9rience MORA a connu plusieurs \u00e9tapes marquantes. Apr\u00e8s la mise en service du dispositif, des efforts importants ont \u00e9t\u00e9 men\u00e9s pour am\u00e9liorer la puret\u00e9 du faisceau d\u2019ions, un facteur limitant pour le pi\u00e9geage. En 2024, l\u2019\u00e9quipe a pu observer pour la premi\u00e8re fois des co\u00efncidences entre positrons et ions de recul, signe d\u2019une premi\u00e8re orientation du spin des ions pi\u00e9g\u00e9s.<\/p>\n

Cette observation a \u00e9t\u00e9 confirm\u00e9e en mars 2025 par la mesure du degr\u00e9 de polarisation. Le degr\u00e9 de polarisation des ions est d\u00e9duit d\u2019une asym\u00e9trie A<\/em> entre le nombre de positrons d\u00e9tect\u00e9s par des d\u00e9tecteurs Si segment\u00e9s plac\u00e9s de part et d\u2019autre du pi\u00e8ge (Fig.1a, Si1 et Si2)\u00a0:<\/p>\n\n\n\n

\"\"<\/figure>\n\n\n\n

avec N1<\/em> et N2<\/em> le nombre de positrons d\u00e9tect\u00e9s respectivement dans les directions oppos\u00e9es (Fig. 1b). Pour un nuage d\u2019ions radioactifs compl\u00e8tement polaris\u00e9, on attend une asym\u00e9trie A=\u00a0. La concordance obtenue confirme que le spin des ions \u00b2\u00b3Mg\u207a est fortement orient\u00e9 le long de l\u2019axe du pi\u00e8ge, d\u00e9montrant l\u2019efficacit\u00e9 du dispositif laser.<\/p>\n

Vers la mesure du terme de corr\u00e9lation D dans la d\u00e9sint\u00e9gration \u03b2 <\/strong><\/p>\n

Cette premi\u00e8re mesure de polarisation marque une \u00e9tape cl\u00e9 vers la recherche d\u2019un terme de corr\u00e9lation D<\/em> non nul dans la d\u00e9sint\u00e9gration \u03b2 des ions 23<\/sup>Mg+<\/sup>, qui serait un signe de violation de la sym\u00e9trie CP.<\/p>\n

En juillet et octobre 2025, des am\u00e9liorations suppl\u00e9mentaires ont permis de r\u00e9duire encore la contamination du faisceau, ouvrant la voie au d\u00e9marrage des mesures de violation de sym\u00e9trie au c\u0153ur du programme scientifique de MORA.<\/p>\n\n\n\n

\"\"
a) Principe de la mesure du degr\u00e9 de polarisation. Dans la configuration \ud835\uded4- (\ud835\uded4+), le spin des ions est align\u00e9 vers le d\u00e9tecteur de positrons Si2 (ou Si1, respectivement). b) Asym\u00e9tries mesur\u00e9es dans les 2 configurations.<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Une collaboration internationale et des perspectives prometteuse<\/strong>s<\/strong><\/em><\/p>\n\n\n\n

MORA est une exp\u00e9rience coordonn\u00e9e par le GANIL (Grand Acc\u00e9l\u00e9rateur National d\u2019Ions Lourds), en collaboration avec le LPC Caen, l\u2019Universit\u00e9 de Jyv\u00e4skyl\u00e4, Finlande, KU Leuven, Belgique et IJCLab. Actuellement h\u00e9berg\u00e9e \u00e0 Jyv\u00e4skyl\u00e4, l\u2019exp\u00e9rience rejoindra le GANIL apr\u00e8s la mise en service de la ligne DESIR pr\u00e9vue en 2028. Elle pourra alors b\u00e9n\u00e9ficier des faisceaux intenses de SPIRAL1, purifi\u00e9s par le High Resolution Separator (HRS) de DESIR, pour mener des mesures de pr\u00e9cision sans pr\u00e9c\u00e9dent.<\/p>\n\n\n\n

Le projet a b\u00e9n\u00e9fici\u00e9 du soutien de la R\u00e9gion Normandie (2018\u20132020) et de l\u2019Agence nationale de la recherche (ANR) (2020\u20132025) dans le cadre de projets \u00e9ponymes. Il vient d\u2019obtenir un nouvel appui de l\u2019ANR \u00e0 travers le projet ACCLAIM-MORA (AdvanCed CaLcium radioActive Isotope Manipulation for MORA<\/em>). La R\u00e9gion Normandie soutient \u00e9galement la th\u00e8se de Luis Miguel Motilla Martinez, en cotutelle entre le GANIL et l\u2019Universit\u00e9 de Jyv\u00e4skyl\u00e4. Ce travail de th\u00e8se a permis la purification du faisceau et la preuve de principe de polarisation laser. L\u2019universit\u00e9 de Caen finance la th\u00e8se de Marah Jbayli, qui vient de d\u00e9buter et qui concerne l\u2019analyse des donn\u00e9es pour la mesure de la corr\u00e9lation D.<\/p>\n\n\n\n

En savoir plus sur la mesure :<\/strong>
N. Goyal et al.<\/em>, \u201cPerformance of the MORA apparatus for testing time-reversal invariance in nuclear beta decay<\/em>\u201d, Eur. Phys. J. A<\/em> 61 (10)<\/strong>, 221 (2025). DOI: 10.1140\/epja\/s10050-025-01694-3<\/p>\n\n\n\n

Contact: <\/strong>Pierre Delahaye pierre.delahaye@ganil.fr<\/a><\/p>\n\n\n\n

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