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Posté par Redbran le Dimanche 24/01/2016 à 00:00
ALPHA montre que l'antihydrogène est neutre
Dans un article publié dans la revue Nature, des scientifiques de l'expérience ALPHA du CERN ont montré, avec la plus grande précision à ce jour, que les particules d'antihydrogène ont une charge électrique neutre.


Dans un article publié récemment dans la revue Nature, l'expérience ALPHA auprès du Décélérateur d'antiprotons (AD) du CERN a rapporté la mesure la plus précise à ce jour de la charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui donne lieu à un paiement ou un bénéfice...) électrique d'atomes d'antihydrogène (Image: Maximilien Brice/CERN)

Selon le Modèle standard, théorie qui explique comment les constituants fondamentaux de la matière interagissent, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) élément d'antimatière - notamment l'antihydrogène - devrait avoir une charge exactement opposée à celle de l'élément de matière correspondant. Par exemple, un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est...) d'hydrogène est composé d'un électron, de charge négative, et d'un proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.), de charge positive, et a donc une charge nette (Le terme Nette est un nom vernaculaire attribué en français à plusieurs espèces de canards reconnaissablent à leurs calottes. Le terme est...) nulle. Un atome (Un atome (grec ancien ἄτομος [atomos], « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. La...) d'antihydrogène devrait contenir, à l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement, est un élément y...), un positon, de charge positive, et un antiproton, de charge négative, ce qui donnerait une charge nette nulle. Toujours selon le Modèle standard, il y a eu, immédiatement après le Big Bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la...), des quantités égales de matière et d'antimatière. Mais il n'en est pas ainsi aujourd'hui ; il y a en effet beaucoup moins d'antimatière que de matière dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

Les physiciens savent que l'hydrogène a une charge neutre et ils espéraient, en étudiant la charge de l'antihydrogène, trouver un résultat différent ou surprenant, susceptible de les aider à comprendre pourquoi la Nature a une préférence pour la matière par rapport à l'antimatière. « On se pose une question cruciale :l'Univers est-il neutre ? Est-ce que toutes les charges positives et négatives sont exactement égales en valeur absolue, et avec quel degré de précision peut-on le vérifier ? »  explique Jeffrey Hangst, porte-parole de l'expérience ALPHA auprès du Décélérateur d'antiprotons (AD) du CERN et scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) responsable de cette étude. « Pour la matière ordinaire, la charge est connue avec une précision d'environ 1/1021 (1021 étant le nombre représenté par 1 suivi de 21 zéros), soit une précision très grande. Nous avons maintenant la possibilité, pour la première fois, de nous pencher sur cette question pour des antiatomes, en l'occurrence de l'antihydrogène, et c'est les résultats de cette étude que nous publions aujourd'hui.Nous avons fait la meilleure étude possible avec de l'antihydrogène piégé. »


Jeffrey Hangst, porte-parole de l'expérience, devant ALPHA, l'une des expériences auprès du Décélérateur d'antiprotons du CERN. (Image: Maximilien Brice/CERN)
Avec ALPHA, les physiciens commencent par combiner un antiproton et un positon (équivalent dans l'antimatière d'un électron) afin de créer de l'antihydrogène, qu'ils piègent alors dans un champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) magnétique. Ils soumettent ensuite les particules piégées à un champ électrique, afin de voir si elles réagissent. Si l'antihydrogène réagit et s'échappe du piège, cela signifie qu'il a une charge, et s'il ne réagit pas, c'est qu'il est neutre. « ALPHA est conçu pour piéger l'antihydrogène, et le CERN est le seul endroit au monde où on pratique ce type de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique désigne la...) », explique Jeffrey Hangst.

Ce nouveau résultat peut aussi être interprété comme une nouvelle limite posée à la charge du positon. « La charge de l'antiproton a déjà été mesurée avec précision, donc si nous considérons que l'antihydrogène est effectivement neutre, nous pouvons fixer une nouvelle limite à la différence qui pourrait exister entre la charge du positon et la charge de son équivalent dans la matière, à savoir l'électron. Nos résultats améliorent la précision de la mesure de la charge d'un facteur 25 », précise Jeffrey Hangst.

Si ALPHA est en mesure d'étudier la charge de l'antihydrogène, l'objectif principal de cette expérience est d'étudier la spectroscopie de l'antihydrogène piégé. Les scientifiques enverront pour cela un faisceau laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme anglo-américain...) sur l'antihydrogène, afin de découvrir si celui-ci absorbe les mêmes fréquences de lumière que l'hydrogène. « La spectroscopie nous fournirait la comparaison la plus précise qu'il soit possible d'obtenir entre l'antihydrogène et l'hydrogène, explique Jeffrey Hangst. C'est la raison principale pour laquelle ALPHA a été construite, et cela a toujours été l'objectif à long terme. » Les physiciens espèrent qu'ils obtiendront cette année les premiers résultats de spectroscopie d'ALPHA.


Jeffrey Hangst, porte-parole d'ALPHA, explique comment l'expérience fonctionne et ce que signifie ce nouveau résultat.(Vidéo/CERN)

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Source: Corinne Pralavorio - Copyright CERN
 
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