IV Résumé des résultats
IV- 3 Conséquence sur la valeur du décalage en énergie dû à l’interac- l’interac-tion forte
Au niveau des expériences de spectroscopie de l’hydrogène pionique, deux valeurs pour le décalage en énergie dû à l’interaction forte e1s font références actuellement. Elles sont mesurées à partir de la transitions 3p→1s :
e1s =Eel.mag.3p→1s−E3pmesur→1s. (3.85) La première vaut 7, 108±0, 036 eV et correspond aux mesures expérimentales de [Schröder et al. 2001]. La seconde vaut 7, 120±0, 012 eV et correspond à nos mesures : [Gotta et al. 2008]. Dans les deux cas, c’est la valeur de [Sigg et al. 1996] pour E3pel.mag.→1s qui a été utilisée.
Prenons l’exemple de la valeur donnée par [Gotta et al. 2008]. En remplaçant E3pel.mag.→1s par notre résultat, la valeur de e1s devient 7, 098±0, 012 eV.
Ces résultats diffèrent de 0, 3% environ. Pour relier cette quantité à la longueur de diffusion aπ−p→π−p on utilise [Sigg et al. 1996 ; Lyubovitskij and Rusetsky 2000 ; Schröder et al. 2001;Ericson et al. 2004;Gasser et al. 2008] la formule3.2:
e1s E1s = −4
aπ−p→π−p
rB (1+δe). (3.86)
On trouve que la valeur de aπ−p→π−p qui change en fonction du rapport e1s
E1s, est modifiée d’environ 0, 3% et ce quelque soit la théorie utilisée, ce qui correspond environ à la précision expérimentale (≈0, 17%).
IV-4 Perspectives
Il existe des expériences portant sur d’autres systèmes exotiques sensibles à l’in-teraction forte similaires à celle effectuée pour l’hydrogène pionique [Gotta 2004]. La précision des mesures pour le deutérium pionique par exemple indique qu’il serait intéressant et sans difficulté majeure d’appliquer nos calculs aux cas de ce système afin de comparer les résultats correspondant aux longueurs de diffusion. Ceci pourrait permettre, par recoupement, de tester la validité des modèles théoriques prédisant le comportement de ces systèmes.
CONCLUSION
Conclusion et perspectives
Nous avons introduit une nouvelle méthode d’analyse de spectres, utilisant uni-quement la simulation pour établir le lien entre raie spectrale et énergie. Cette mé-thode très robuste nous a permis de trouver 14 énergies pour diverses transitions d’ions à 2, 3 ou 4 électrons avec des précisions allant de 1 ou 2 ppm pour les raies les plus intenses, à 9 ppm pour les moins intenses. Il s’agit des transitions lithiumoïdes 1s 2s 2p 2P3/2 → 1s2 2s 2S1/2 et 1s 2s 2p 2P1/2 → 1s2 2s 2S1/2 de l’argon, du soufre et du chlore, la transition bérylliumoïde 1s 2s22p 1P1 →1s22s2 1S0 de l’argon, trois tran-sitions héliumoïdes 1s 2p 3P1 → 1s2 1S0, 1s 2p 3P2 → 1s2 1S0 et 1s 2p 1P1 →1s2 1S0 de l’argon, deux transitions héliumoïdes 1s 2p 3P1 → 1s2 1S0 et 1s 2p 3P2 → 1s2 1S0 du soufre ainsi que deux autres transitions encore non identifiées du soufre. Certaines de ces transitions n’avaient jamais été mesurées. Ces valeurs expérimentales, parmi les plus précises au monde, constituent des critères d’évaluation de la précision des pré-dictions théoriques, notamment dans le cas des ions à plus de deux électrons, où la prise en compte de certains effets dus à la multiplicité des électrons restent à perfec-tionner. D’autre part, de nombreuses autres transitions présentes sur les spectres acquis pendant l’expérience sont sur le point d’être analysées. Les progrès accomplis au tra-vers de l’identification de nouveaux point clefs comme l’influence de l’inhomogénéité de la source de rayons X, les facteurs d’incertitudes, ou les améliorations récemment apporté à la procédure d’ajustement des courbes qui permettront d’évaluer les largeurs naturelles des raies, peuvent d’autre part être mis à profit dans le cadre de l’étude des atomes exotiques qui utilise le même spectromètre.
Le spectromètre à deux cristaux plans destiné à réaliser des mesures absolues d’énergies de transition dans les ions très chargés a été mis en fonctionnement sur la source ECR SIMPA. Les analyses préliminaires donnent des valeurs pour l’énergie de la transition M1 1s 2s 3S1 → 1s2 3S0 de l’argon variant de d’environ ±28 ppm au-tour de la valeur théorique [Artemyev et al. 2005], et ce, en fonction de la position du spectromètre par rapport à la source. D’autre part, les analyses préliminaires d’autres transitions indiquent que ces variations ne proviennent pas d’un mauvais alignement du spectromètre. Il est trop tôt pour interpréter ce résultat, car le programme de simu-lation nécessaire à l’analyse des spectres est en cours de développement. Il sera utile de comparer les écarts en énergie des différentes transitions obtenus avec le spectromètre à cristal courbe et ceux obtenus à l’aide du spectromètre à deux cristaux plans.
Enfin, l’étude de la contribution électromagnétique aux niveaux de l’hydrogène pio-nique nous a permis d’obtenir des valeurs correspondant aux transitions observées à l’Institut Paul Scherrer, qui diffèrent de 7 à 13 ppm des valeurs jusqu’ici utilisées, ce qui change au minimum d’environ 0, 3% les valeurs du décalage en énergie dû à l’in-teraction forte et de la longueur de diffusion aπ−p→π−p. Les incertitudes de nos valeurs restent du même ordre que celles des valeurs précédentes étant donné qu’elles sont principalement dues aux grandeurs physiques (masse du pion, rayons des charges). On a à présent, rassemblé dans une étude cohérente et transparente, l’ensemble des correc-tions relativistes, de recul, radiatives. L’atout de la méthode que nous avons utilisée est de considérer pion et proton sur un même plan du fait de leurs masses de valeurs com-parables, c’est-à-dire en ne faisant pas l’approximation selon laquelle le pion orbiterait autour du proton. Les effets de recul, ainsi que les termes relativistes les plus
impor-avons aussi tenu compte du recul de l’atome qui diminue l’énergie du photon émis par rapport à la différence des niveaux de l’atome, ce qui n’avait pas été fait jusqu’à présent. Les valeurs obtenues donneront lieu à de nouvelles valeurs pour les longueurs de diffusion des hadrons, paramètres déterminant de la théorie de l’interaction forte. Enfin, comme il existe des expériences sur le deutérium pionique et le pionium sem-blables à celle effectuée pour l’hydrogène pionique, il serait intéressant et sans difficulté majeure d’appliquer nos calculs aux cas de ces systèmes afin de comparer les résultats correspondant aux longueurs de diffusion. Ceci pourrait permettre, par recoupement, de tester la validité des modèles théoriques prédisant le comportement de ces systèmes.