Non-Conservation de la Parité MOLéculaire – NCPMOL

Le laboratoire de Chimie de l'ENS Lyon (Chimie-Lyon) synthétise des molécules chirales sélectionnées en grande quantité. - * Le Laboratoire de Chimie Quantique et de Modélisation Moléculaire (Chimie-Strasbourg) calcule l'effet de violation de parité dans la molécule et vérifie la position des fréquences vibrationnelles dans la région de 9-12µm du laser CO2. Une interaction avec Chimie-Lyon permettra de converger vers le choix de la molécule la plus favorable du point de vue de la NCP et du point de vue de la synthèse et de la spectroscopie. - * Le Laboratoire de Physique des Lasers, Atomes et Molécules (Physique-Lille) réalise un jet moléculaire pulsé et effectue la spectroscopie rotationnelle et hyperfine de la molécule. Il réalise en outre l'analyse des structures, première étape pour l'identification des raies infrarouges. Cette analyse précisera la géométrie de la molécule, ce qui viendra en appui des calculs de Chimie-Strasbourg. - * Le Laboratoire Dynamique, Interactions et Réactivité (ChimPhys-Paris) réalisera un jet moléculaire continu (ou pulsé) et effectuera la spectroscopie infrarouge à 10 et 5 µm (longueurs d'ondes conditionnées par l'emploi de lasers CO2 pour le test de NCP) de façon à mesurer à haute précision les raies de vibration-rotation des molécules. Une première analyse rovibrationnelle permettra d'identifier les raies de faible valeur de J les plus intenses en vue du test NCP. La bande à 5 µm correspond à l'harmonique 2 de la bande à 10µm. C'est celle qui est excitée à deux photons dans l'expérience NCP; L'étude de la bande à 10 µm donne des informations sur l'écart à résonance. - * Le Laboratoire de Physique des Lasers (Physique-Villetaneuse) construira un nouveau jet moléculaire double avec une chambre d'interaction laser de 2m de long. Il développera la méthode la plus favorable pour la mise en jet des molécules sélectionnées. Il observera un signal de franges de Ramsey avec une résolution pouvant atteindre 50 Hz dans la région spectrale des lasers à CO2 et mesurera la différence de fréquence vibrationnelle entre les deux énantiomères. Une étude systématique requerra une grande quantité de produit non recyclable fourni par Chimie-Lyon. - - Ce programme nécessitera trois années de travail. L'objectif phare est la première observation de la NCP moléculaire. Le succès de cette entreprise ouvrira à l'évidence le champ à de nombreux développements tant théoriques qu'expérimentaux. - - Nous présentons ci-après la contribution des différentes équipes à ce projet : - - Partenaire Chimie-Strasbourg - - La description théorique de la chimie offerte par la mécanique quantique conventionnelle ne tient compte que des interactions électromagnétiques. Ces forces conservent la parité, ce qui implique qu'une molécule chirale et son image dans un miroir sont dégénérées. L'hamiltonien de la chimie quantique électrofaible, d'autre part, contient une composante qui ne conserve pas la parité et qui, par conséquent, induit une petite différence d'énergie entre deux énantiomères. Dans le cadre de la théorie des champs quantiques, toute interaction est véhiculée par des bosons virtuels. La contribution principale à la différence d'énergie entre énantiomères provient de l'échange du boson entre les électrons et les noyaux. Contrairement aux photons, échangés dans l'interaction électromagnétique, ces bosons sont massifs, ce qui limite drastiquement la portée de l'interaction. Dans le cadre de la théorie relativiste à 4 composantes l'hamiltonien correspondant est exprimé comme une somme sur des contributions atomiques - - - La charge faible - - - du centre A est déterminée par son nombre de protons et de neutrons, respectivement ZA et NA. La présence de la densité de nucléons normalisée rA, montre que l'interaction est effectivement limitée au volume nucléaire. La constante de couplage de Fermi GF=2.22255×10-14u.a. montre dans quelle mesure l'interaction est faible. La m