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Cette valeur est à présent attribuée avec 11 chiffres significatifs, améliorant d'un facteur 3 la précision de la dernière mesure en date. Les scientifiques ont atteint une telle exactitude en perfectionnant leur dispositif expérimental, afin de réduire les imprécisions et de contrôler les effets susceptibles de perturber la mesure. L'expérience consiste à refroidir des atomes de rubidium à une température proche du zéro absolu. Ces derniers reculent lors de l'absorption de photons lumineux à une vitesse qui dépend de leur masse et la mesure très précise de ce phénomène permet d'affiner la connaissance de la constante de structure fine.
Illustration de la mesure expérimentale de la constante de structure fine. Les motifs du fond de l'image représentent les véritables diagrammes de Feynman utilisés qui contribuent au calcul de la valeur théorique du l'anomalie du moment magnétique de l'électron (calculé en utilisant, entre autres, la constante de structure fine). En couleur est représenté le schéma de l'interféromètre atomique utilisé pour la mesure de la vitesse de recul des atomes.
© Pierre Cladé, Saïda Guellati-Khélifa et Tatsumi Aoyama
Ces résultats, parus dans Nature le 3 décembre, ouvrent de nouvelles voies pour évaluer les prédictions théoriques du modèle standard. L'utilisation de constantes plus précises pourrait permettre de répondre à des questions fondamentales comme celle de l'origine de la matière noire dans l'Univers.
Bibliographie
Determination of the fine-structure constant with 81 parts-per-trillion accuracy,
Léo Morel, Zhibin Yao, Pierre Cladé, Saïda Guellati-Khélifa, Nature, le 2 décembre 2020.
DOI:10.1038/s41586-020-2964-7