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Posté par Adrien le Mardi 27/12/2016 à 00:00
Premier anniversaire pour les antiprotons de BASE
L'expérience BASE (Baryon Antibaryon Symmetry Experiment) menée auprès du Décélérateur d'antiprotons (AD) du CERN a réussi à conserver pendant plus d'un an un paquet d'antiprotons piégés dans son réservoir. Ces antiprotons - les particules d'antimatière (L'antimatière est l'ensemble des antiparticules des particules composant la matière classique — celle dont est faite la Terre. Le préfixe « anti- » signifie que l'antimatière est...) correspondant aux protons - ont été injectés dans le piège-réservoir de l'expérience le 12 novembre 2015, et la collaboration travaille depuis avec ces même particules. Deux records ont ainsi été établis : personne auparavant n'était parvenu à piéger de l'antimatière pendant aussi longtemps et, à notre connaissance, aucune particule chargée n'avait été conservée ainsi aussi longtemps.


The BASE experiment zone with the antiproton transfer line and the superconducting magnet. The screens show the signals from single antiprotons stored in the BASE measurement traps. (Image: Stefan Sellner/CERN)

L'objectif de l'expérience BASE est de comparer avec précision les propriétés des protons et celles des antiprotons ;  tout écart détecté serait le signe d'une nouvelle physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général...), au-delà du Modèle standard.

Les expériences de haute précision de BASE ne s'effectuant que sur un antiproton à la fois, un faisceau continu n'est pas nécessaire. Un seul paquet en provenance du décélérateur contient assez d'antiprotons pour les besoins de l'expérience. " Le réservoir d'antiprotons nous permet d'être autonomes pendant des mois, ce qui est particulièrement utile pendant l'arrêt hivernal, quand l'AD ne produit aucun faisceau ", explique Stefan Ulmer, porte-parole de la collaboration BASE.

Le piège-réservoir se trouve dans un cylindre (Un cylindre est une surface dans l'espace définie par une droite (d), appelée génératrice, passant par un point variable décrivant...) d'un volume (Le volume, en sciences physiques ou mathématiques, est une grandeur qui mesure l'extension d'un objet ou d'une partie de l'espace.) de 1,2 litre. Les particules sont retenues dans un petit espace au centre du dispositif par deux champs électrique et magnétique superposés. Sur un côté du piège se trouve une petite fenêtre (En architecture et construction, une fenêtre est une baie, une ouverture dans un mur ou un pan incliné de toiture, avec ou sans vitres.) en métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le cas des métaux alcalins....), assez fine pour permettre le passage des antiprotons mais suffisamment solide pour garantir une isolation complète avec l'extérieur. Tous les autres côtés du dispositif sont en cuivre (Le cuivre est un élément chimique de symbole Cu et de numéro atomique 29. Le cuivre pur est plutôt mou, malléable, et présente sur ses surfaces fraîches une teinte rosée à pêche. C'est un...) massif (Le mot massif peut être employé comme :). Le cylindre est refroidi avec de l'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des éléments. Son point...) liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) jusqu'à une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud, provenant du transfert de...) de 6 K (-267 °C) de façon à obtenir un vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) quasi parfait. En effet, si un antiproton rencontre une particule de matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état...), il sera détruit et disparaîtra. L'équipe de l'expérience BASE doit par conséquent veiller à ce que le réservoir ne contienne pour ainsi dire plus aucune particule de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi-indépendants. Dans l’état gazeux, la matière n'a pas de forme propre ni de...) résiduel.  " Comme nous n'avons encore observé aucune disparition d'antiproton, on peut affirmer qu'il reste moins de trois particules de matière par centimètre cube (En géométrie euclidienne, un cube est un prisme dont toutes les faces sont carrées. Les cubes figurent parmi les solides les plus remarquables de l'espace....) ", explique Christian Smorra, boursier de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la...) de la collaboration BASE.

Le piège-réservoir de BASE possède une autre caractéristique unique. Les antiparticules sont les particules les plus rares de notre Univers ; elles sont en effet créées uniquement lors de collisions de particules à haute énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) ou d'une désintégration nucléaire (Le terme d'énergie nucléaire recouvre deux sens selon le contexte :). La symétrie proton-antiproton a ainsi toujours présenté un énorme déséquilibre en faveur des protons.  L'existence d'un réservoir de centaines d'antiprotons, confinés dans un petit espace et dans un vide presque parfait, représente une inversion locale significative de cette asymétrie (L'asymétrie est l’absence de symétrie, ou son inverse. Dans la nature, les crabes violonistes en sont des exemples spectaculaires.).  " Ce qui est remarquable avec BASE, c'est que nous pouvons garder les particules aussi longtemps que nous le souhaitons, explique Stefan Sellner, post-doctorant de l'expérience. Avec des températures avoisinant le zéro absolu, nos antiprotons sont également les particules d'antimatière les plus froides jamais produites ".

À la fin de l'année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.), le dispositif de l'expérience BASE sera soumis à une période de maintenance et de développement ; les antiprotons seront alors libérés du piège-réservoir dans lequel ils sont conservés depuis plus d'un an.

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Source: Harriet Kim Jarlett - Copyright CERN