MESURES RÉCENTES DE LA STRUCTURE HYPERFINE DU MUONIUM

Résumé
L'étude du muonium et, en particulier, la mesure de sa structure hyperfine permettent, en principe, de déterminer la valeur de la constante de structure fine α. Outre celle-ci, d'autres grandeurs physiques telles que le moment magnétique du muon et la polarisabilité du proton, peuvent être déduites de l'étude des transitions entre les différents sous-niveaux de l'état fondamental de l'atome de muonium. De plus, la comparaison entre deux déterminations de α déduites, pour la première, de l'étude du muonium et, pour la seconde, de l'effet Josephson, se révèle être un test sensible des prévisions de l'électrodynamique quantique. Le but de ce rapport est de présenter quelques récents résultats expérimentaux [1]-[4] qui ont permis, d'une part, de lever certaines incertitudes qui entachaient les conclusions de mesures antérieures, et, d'autre part, d'obtenir une précision accrue dans la détermination des quantités mentionnées plus haut. On décrira plus spécialement une nouvelle méthode expérimentale mise au point par le groupe de Chicago (V. L. Telegdi et collaborateurs), à savoir la méthode de résonance de Ramsey par un champ de radiofréquence pulsé. On doit à cette méthode la mesure la plus précise, à ce jour, de l'intervalle hyperfin du muonium Ɗν = 4 463,3040(18) MHz (0,4 ppm) [3]-[4] . En outre, une extension de cette méthode à la mesure des transitions Zeeman dans le muonium permet d'escompter une amélioration sensible de la précision de la détermination du moment magnétique du muon. C'est, actuellement, l'incertitude sur cette dernière quantité qui domine dans l'erreur sur la valeur de α déduite des mesures [3] : α^-1 = 137,036 38(19) (1,4 ppm).

Abstract
Muonium study and specially the measurement of its hyperfine structure allows one to determine the value of the fine structure constant α. Other physical quantities such as the magnetic moment of the muon and the proton polarisability can be extracted from the study of transitions between the sublevels of the muonium ground state. Furthermore, the comparison between two α determinations, namely the ac Josephson effect value and the muonium value, is found to be a sensitive test of quantum electrodynamics predictions. The purpose of this report is to present recent experimental results [2]-[4] which allowed, firstly, elimination of a few uncertainties in the results of previous measurements and, secondly, an increased precision, in the determination of the above mentioned quantities. More specifically, a new experimental method shall be described, namely the Ramsey resonance in a pulsed radiofrequency field, designed by the Chicago group (V. L. Telegdi and collaborators). This method has produced the so far most precise determination of the muonium hyperfine interval. Ɗν = 4 463.304 0 (18) MHz (0.4 ppm) [3]-[4]. Furthermore, an extension of this method to the measurements of Zeeman transitions in muonium allows one to expect an increased accuracy in the determination of the muon magnetic moment. It is, today, the uncertainty on this last quantity which dominates the error on the value of α deduced from the measurements [3] : α^-1 = 137.036 38 (19) (1.4 ppm).