Pour comprendre l’origine de la disparition de l’antimatière dans l’univers, le projet n2EDM vise à augmenter d’un facteur 10 à 100 la sensibilité sur la mesure du moment dipolaire électrique du neutron. L’expérience précédente était déjà d’une sensibilité difficilement visualisable : pour se faire une idée il faut imaginer que le neutron, grossi au point de faire la taille de la planète Terre, aurait un moment dipolaire électrique plus petit que celui de deux charges élémentaires séparées par un cheveu

Pour comprendre l’origine de la disparition de l’antimatière dans l’univers, le projet n2EDM vise à augmenter d’un facteur 10 à 100 la sensibilité sur la mesure du moment dipolaire électrique du neutron. L’expérience précédente était déjà d’une sensibilité difficilement visualisable : pour se faire une idée il faut imaginer que le neutron, grossi au point de faire la taille de la planète Terre, aurait un moment dipolaire électrique plus petit que celui de deux charges élémentaires séparées par un cheveu. Pour cette expérience les neutrons ultra-froids, produits à l’Institut Paul Scherrer, sont aiguillés de la source vers deux chambres de stockage qui se trouvent dans un environnement magnétique parmi les plus homogènes de la planète. Dans ces chambres, pendant 200 s, les neutrons sont soumis à un champ électrique intense pour établir si, oui ou non, le neutron a un moment dipolaire électrique mesurable. Ce serait une preuve directe de nouvelle physique ! Mais pour cela il faut extraire les neutrons de la chambre de précession et les aiguiller vers les détecteurs. Ce qui est loin d’être simple.

Au cœur du système d’aiguillage des neutrons ultra-froids, on retrouve une réalisation mécanique du LPSC. Entièrement conçu par Johann Menu du service mécanique, l’aiguilleur assure l’alignement des guides mobiles de neutrons tout en garantissant une transmission optimale. L’enjeu est de taille car cette transmission est un facteur déterminant pour la sensibilité finale et les contraintes liées à l’environnement magnétique et à la technologie spécifique des neutrons ultra-froids sont nombreuses. Sa fabrication a impliqué plusieurs laboratoires en Europe mais c’est surtout l’atelier du LPSC qui a contribué à construire cet équipement unique. L’automatisation de l’aiguilleur et son intégration dans le système d’acquisition a été aussi un développement du LPSC par Julien Marpaud du SDI (Service Détection et Instrumentation).

Après près de trois ans d’efforts, Mile Kusulja et Johann Menu ont installé l’aiguilleur sur le site expérimental du PSI en juin 2023. Cette intégration a été faite en proche collaboration avec les équipes du LPC Caen en charge de la conception et de l’intégration des détecteurs sur l’aiguilleur. Cette étape importante du projet n2EDM marque le début des premiers tests en faisceaux.

Photos :

A doite, gros plan sur un guide mobile. Crédit : LPSC- K. Svirina. 

En haut, photo de l’aiguilleur installé à PSI. Sur cette photo, la chambre à vide supérieure est ouverte et on aperçoit les guides mobiles. Crédit : LPSC- J. Menu.