Projet ANR-11-IS04-0007 – AXION : Interférométrie neutronique pour tester le modèle standard et la loi de Newton
Programme : Blanc International II - SIMI 4 - Physique (Blanc Inter II SIMI 4) 2011
Année de financement : 2011
Coordinateur du projet : Monsieur Hartmut ABELE (Vienna University of Technoloy (Autriche))
Partenaires : INSTITUT MAX VON LAUE - PAUL LANGEVIN; TU Wien
Montant : 270767.0 euros
Durée : 36 mois
Résumé : TRADUCTION DE L’ANGLAIS
Le projet s’attaque à des questions clef, à la pointe de la physique nucléaire et de la physique des particules et concerne l’analyse de possibles déviations du Modèle Standard (MS). 
En tant qu’outil pour tester le MS, nous proposons d’utiliser des expériences d’interférence quantique avec les neutrons. Il est envisagé que les déviations soient le résultat phénoménologique de théories plus fondamentales, unifiant toutes les forces formées peu après le Big Bang. Une telle unification est une extension du MS, contenant de nouveaux concepts symétriques basés sur des interactions supersymétriques et supergravitationnelles. 
De cette façon, les théories supersymétriques, décrivant des interactions de « particules-points », peuvent faire partie de théories plus générales comme les cordes, super-cordes et D-brane théories. Ces théories induisent des extra dimensions de moins d’un millimètre, qui peuvent être observées dans l‘expérience « q-bouncing », l’interferométrie du neutron  qui mesure le changement de phase de la fonction de l’onde du neutron, créé par le potentiel gravitationnel de Newton généralisé par l’insertion d’un terme de type Yukawa. Les expériences d’interférométrie du neutron permettent de tester la gravité de Newton du neutron, à l’échelle du micron. 
Il est important pour la vérification du postulat que la déviation des lois gravitationnelles de Newton à l’échelle des neutrons peut être générée par des extra dimensions supersymétriques, en lien avec  la petitesse de la constante cosmologique. 
Le but de la partie expérimentale de ce projet est de rechercher ces déviations spécifiques des lois de la gravité de Newton provoqué par des axions ou des couplages de type axions. A cette fin, une nouvelle technique appelée « Technique de la Résonnance de Gravité » sera utilisée, cette dernière permet pour la première fois de tester les états d’énergie des neutrons en état lié dans le potentiel gravitationnel de la terre.
Un hypothétique couplage d’axions mène à un potentiel proportionnel au potentiel de la cinquième force et changera les états d’énergie en fonction de la portée de ce couplage. Une deuxième motivation de cette recherche est que compte tenu de la très petite portée de cette « fenêtre d’axion » jusqu’à 10-4 m, cette expérience neutronique est capable de placer la seule limite existante. Avec cette nouvelle  technique résonance, la limite existante peut être améliorée au moins par deux ordres de grandeur.
Le but de la partie théorique de ce projet est l’analyse de tous les modèles envisageables de nouvelle physique au delà du Modèle Standard, qui génèrent effectivement une déviation de la loi de la gravité de Newton à de faibles distances. Cette analyse sera conduite avec l’apport unique de l’organisation spécifique de cette expérience ainsi que des études des résultats obtenus concernant leur relation à d’autres propriétés fondamentales de la physique des particules.
Ces théories peuvent être évaluées en fonction de leurs prévisions du moment électrique dipolaire du neutron, la survenance duquel est la conséquence directe de la violation de l’invariabilité CP.