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Posté par Adrien le Dimanche 04/10/2015 à 00:00
L'antihydrogène au CERN: 20 ans déjà
Il y a vingt ans, une équipe de scientifiques du CERN, sous la direction de Walter Oelert, réussissait à produire les premiers atomes constitués de particules d'antimatière.


L'expérience ALPHA, une des cinq expériences qui étudient l'antimatière au CERN (Image: Maximilien Brice/CERN)

Les neufs atomes d'antihydrogène (antimatière homologue de l'atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se...) le plus simple, l'hydrogène (L'hydrogène est un élément chimique de symbole H et de numéro atomique 1.) - ont été produits à l'installation LEAR (Anneau à antiprotons de basse énergie). Cette première mondiale s'est produite exactement 30 ans après la découverte de l'antiproton et a ouvert un nouveau chapitre dans l'étude de l'antimatière.

Les comparaisons entre atomes d'hydrogène et atomes d'antihydrogène constituent l'un des meilleurs moyens de réaliser des mesures précises des différences entre matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière occupe de...) et antimatière. Les spectres, d'après les prédictions théoriques, devraient être identiques, de sorte que toute différence, même minime, ouvrirait des perspectives sur une nouvelle physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) et pourrait contribuer à élucider le mystère de l'antimatière.

Les atomes produits en 1995 ont eu une existence d'environ 40 milliardièmes de seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde...), parcourant 10 mètres à une vitesse (On distingue :) proche de celle de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement liée...), avant de s'annihiler au contact de la matière ordinaire en produisant le signal ( Termes généraux Un signal est un message simplifié et généralement codé. Il existe sous forme d'objets ayant des formes particulières. Les signaux lumineux sont employés depuis la nuit des temps par les...) montrant que des anti-atomes avaient été formés.

Sept ans plus tard, c'est le Décélérateur d'antiprotons (AD) du CERN qui faisait l'actualité : les expériences ATHENA et ATRAP venaient de réussir à produire en grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».), pour la première fois, des atomes d'antihydrogène.

Aujourd'hui, l'AD est utilisé par cinq expériences, qui étudient l'antimatière de différentes manières: AEgIS, ALPHA, ASACUSA, ATRAP et BASE.

ALPHA - qui a pris la suite d'ATHENA - est conçue spécifiquement pour piéger les particules d'antihydrogène pendant une durée plus longue que ne le faisaient les expériences précédentes, ce qui permet d'étudier ces particules de façon beaucoup plus fine. La collaboration ALPHA a déjà mesuré la charge électrique (La charge électrique est une propriété fondamentale de la matière qui respecte le principe de conservation.) d'un anti-atome avec une précision bien plus grande que les expériences précédentes. La collaboration ASACUSA, qui a également en vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) des études de haute précision de l'antihydrogène, a réalisé la première production d'un faisceau d'anti-atomes.

Cette 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.), l'expérience BASE (expérience sur la symétrie baryon-antibaryon) a annoncé la comparaison la plus précise entre le rapport charge (La charge utile (payload en anglais ; la charge payante) représente ce qui est effectivement transporté par un moyen de transport donné, et qui...) sur masse (Le terme masse est utilisé pour désigner deux grandeurs attachées à un corps : l'une quantifie l'inertie du corps (la masse inerte) et l'autre la...) du proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire positive.) et celui de l'antiproton, la particule correspondante dans l'antimatière. L'étude de la collaboration BASE, portant sur 13 000 mesures effectuées sur une période de 35 jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du...), a montré que les protons et les antiprotons ont des rapports charge sur masse identiques.

L'expérience AEgIS, opérationnelle depuis cette année, est spécifiquement conçue pour mesurer l'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose...) gravitationnelle de l'antimatière. Une autre expérience, à venir, appelée GBAR, mènera des études similaires.

Ces succès récents marquent une croissance dans la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par...) sur l'antimatière, à laquelle l'AD du CERN ne peut plus faire face, car les expériences ont besoin (Les besoins se situent au niveau de l'interaction entre l'individu et l'environnement. Il est souvent fait un classement des besoins humains en trois grandes catégories : les besoins...) de plus en plus d'antiprotons de basse 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.). Une machine améliorée, appelée ELENA, deviendra opérationnelle en 2017. C'est auprès de cette machine que sera installé GBAR.

ELENA décélérera encore plus les antiprotons en provenance de l'AD, si bien que ces antiprotons seront piégés en plus grand nombre par les expériences. ELENA, qui a en outre la capacité d'être utilisée par quatre expériences presque simultanément, inaugurera une nouvelle ère (Une nouvelle ère (1/2) et Une nouvelle ère (2/2) sont des épisodes de la série télévisée Stargate Atlantis. Ce sont les deux premiers...) de l'étude de la relation entre matière et antimatière dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.).

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Source: Harriet Kim Jarlett - Copyright CERN