L'expérience de C.S. Wu

    Cette expérience a été menée par C.S. Wu suite à une suggestion de théoriciens qui cherchaient à comprendre le fameux puzzle theta-tau (Lee et Yang, 1956).C'est la première démonstration expérimentale de violation de la parité par l'interaction faible.

    Schématiquement, l'expérience consiste en l'étude du diagramme d'émission d'électrons émis par des atomes de Cobalt 60 (radioactifs) dont le spin nucléaire est orienté dans un champ magnétique. On observe expérimentalement que les électrons sont émis préférentiellement dans la direction opposée à celle vers laquelle pointent les spins nucléaire. Si on considère l'expérience vue dans un miroir parallèle à la direction du champ magnétique, les électrons sont toujours émis dans le même sens, alors que champ magnétique et spin nucléaire sont renversés (ce sont des pseudo vecteurs). L'expérience vue dans le miroir nest pas physiquement réalisable, il y a violation de la parité.

    Il est intéressant cependant de préciser les différences importantes qui existent entre cette expérience historique et les expériences de violation de la parité dans les atomes.

    L'expérience de Wu met en oeuvre des courants faibles chargés, correspondants à l'échange de W⁺ ou W^-. Les particules qui échangent ces bosons chargés subissent donc une désintégration, c'est la radioactivité b. L'asymétrie à mesurer est ici de 100%.

    Les expériences de Violation de la Parité dans les atomes sont sensibles aux  interactions faibles à courants neutres, correspondant à l'échange de bosons Z^o, l'une des prédiction importante du modèle standard. Cet échange est possible au sein d'un système stable, au même titre que l'échange de photons dans un atome. Le Z^o joue le rôle d'un photon très lourd et ajoute une très petite perturbation violant la parité dans l'atome. L'asymétrie que l'on mesure est minuscule parce que l'interaction faible est à comparer avec l'interaction électromagnétique dont la portée est infinie. D'environ 10^-15 a priori dans l'hydrogène, on passe à une asymétrie de l'ordre de 10^-6 en choisissant un atome lourd comme le césium, et une transition interdite.
 

Références:

Lee and Yang : Phys. Rev. 104, 254 (1956)
C.S. Wu et al : Phys. Rev. 105, 1413 (1957)