L'asymétrie baryonique de l'Univers est un des points appuyant l'incomplétude du modèle standard de la physique des particules (SM). Afin d'expliquer le surplus de matière par rapport à l'antimatière, de nouvelles violations de la symétrie de conjugaison de charge et de parité sont requises. Les moments dipolaires électriques (EDM) apparaissent alors comme des sondes robustes pour la physique au-delà du SM.
Cependant, dans un contexte moléculaire, moult sources peuvent contribuer à un EDM violant la parité et le renversement du temps. Une étude méticuleuse de ces sources est alors nécessaire. Dans ce manuscrit, les constantes d'interaction du moment de Schiff et de l'interaction tenseur-pseudotenseur entre neutron et électron (Ne-TPT) sont calculées dans un set de six molécules diatomiques et hétéro-nucléaires. Les calculs sont menés dans le cadre de la théorie de Dirac à 4 composantes et à l'aide de la méthode configuration-interaction associée à un formalisme permettant un rang d'excitation quelconque. Parmi les molécules étudiées, celle de francium-argent apparait comme étant fort adaptée pour explorer la physique au-delà du modèle standard. Cette conclusion est étayée par les valeurs des constantes d'interaction du moment de Schiff et Ne-TPT ainsi que par la géométrie que présente le noyau du francium, atome cible des calculs.
Par ailleurs, deux méthodes sont présentées pour implémenter de nouvelles contributions à la description de l'EDM électronique dans un cadre moléculaire ou atomique. L'accent est mis sur l'interaction de Gaunt, interaction à 2 électrons. L'une des deux implémentations, étant très générale, pourrait être utilisée dans n'importe quel calcul à quatre composantes, en incluant des termes du second ordre à la description standard de Dirac-Coulomb d'un système. Quant à l'autre, elle nécessite l'évaluation analytique des commutateurs impliquant l'Hamiltonien de Breit, composé des interactions de Gaunt et de jauge. |
The baryon asymmetry of the Universe is one of the markers justifying the incompleteness of the Standard Model of particle physics (SM). To explain the predominance of matter over anti-matter new charge-parity violation, unknown to the SM, is required. Electric dipole moments offer promises in this respect and are seen as potent probes for physics beyond the SM.
However, in a molecular framework, many sources can contribute to a measured parity and time-reversal violating EDM, requiring a meticulous study of the different involved phenomena. In this manuscript, calculations of the molecular interaction constants of the Schiff moment and the nucleon-electron tensor-pseudotensor (Ne-TPT) interactions are conducted and presented in a set of six diatomic hetero-nuclear molecules. The calculations are performed using a Dirac four-component relativistic configuration-interaction method with a general excitation rank formalism. Among the considered molecules, the francium-silver molecule appears to be particularly suitable for probing physics beyond the SM. This conclusion is supported by the nucleus shape of the target francium atom, alongside its computed Schiff moment and Ne-TPT interaction constants.
In addition, two methods are presented for implementing new contributions to the electron EDM interaction in an atomic or molecular framework. The emphasis is placed on the two-electron Gaunt interaction in the Dirac theory framework. One of the two implementations, by being very general, could be of use in any desired four-component calculation through the inclusion of second order terms in addition to the standard Dirac-Coulomb description of a given system. The other one requires the analytical evaluation of commutators involving the Breit Hamiltonian, formed of Gaunt and gauge interactions. |