[News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

L'étude des phénomènes naturels...

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Adrien
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[News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

Message par Adrien » 06/04/2018 - 0:00:15

La collaboration ALPHA a annoncé la mesure directe la plus précise jamais réalisée sur l'antimatière, révélant pour la première fois la structure spectrale de l'atome d'antihydrogène. Le résultat, publié aujourd'hui dans la revue Nature, est l'aboutissement de trois décennies de recherche et de développement au CERN, et ouvre une ère entièrement nouvelle de mesures de haute précision des différences entre matière et antimatière.

Image
Expérience ALPHA (Image : Maximilien Brice/CERN)
Le modeste atome d'hydrogène, comprenant un seul électron en orbite autour d'un seul proton, occupe en fait une place centrale dans la physique fondamentale, et est à la base de la représentation atomique moderne. Son spectre est caractérisé par des raies spectrales bien connues à certaines longueurs d'ondes, correspondant à l'émission de photons d'une fréquence ou d'une couleur donnée au moment où les électrons passent d'une orbite à une autre. Les mesures du spectre de l'hydrogène concordent avec les prédictions théoriques à un niveau de l'ordre de quelques parties par million de milliards (10^15) - un résultat exceptionnel que les chercheurs sur l'antimatière cherchent depuis longtemps à obtenir pour l'antihydrogène.

Comparer ces mesures avec celles effectuées sur les atomes d'antihydrogène, lesquels comprennent un antiproton autour duquel tourne un positon, permet de vérifier la validité d'une symétrie fondamentale appelée invariance CPT (charge-parité-temps). Le fait de trouver la moindre différence entre les deux ensembles de mesures permettrait de consolider les fondations du Modèle standard de la physique des particules et éventuellement de mieux comprendre pourquoi l'Univers est constitué presque intégralement de matière, alors que matière et antimatière auraient été produites en quantités égales lors du Big Bang. Toutefois, jusqu'à présent, il était pratiquement impossible de produire et piéger des quantités suffisantes d'atomes d'antihydrogène, qui sont très délicats, et de disposer des outils nécessaires, afin de pouvoir procéder à des mesures spectroscopiques complexes sur l'antihydrogène. 

La collaboration ALPHA produit des atomes d'antihydrogène en recueillant des antiprotons du Décélérateur d'antiprotons (AD) du CERN, et en les liant à des positons provenant de l'isotope Na-22. Elle emprisonne ensuite les atomes d'antihydrogène qui en résultent dans un piège magnétique, qui les empêche d'entrer en contact avec la matière et d'être annihilés. Une lumière laser est alors projetée sur les atomes d'antihydrogène piégés, et la réaction de ces derniers est mesurée et finalement comparée à celle des atomes d'hydrogène.

En 2016, la collaboration ALPHA a employé cette méthode pour mesurer la fréquence de la transition électronique entre l'état d'énergie le plus faible et le premier état excité (transition dite « 1S-2S ») de l'antihydrogène avec une précision de l'ordre de quelques parties pour dix milliards, et trouvé une bonne concordance avec la transition équivalente dans l'hydrogène. Pour obtenir ces mesures, deux fréquences laser ont été utilisées : l'une correspondant à la fréquence de la transition 1S-2S dans l'hydrogène, l'autre décalée de la première. On a ensuite compté le nombre d'atomes échappés du piège du fait des interactions entre le laser et les atomes piégés.

Ce nouveau résultat de la collaboration ALPHA fait progresser la spectroscopie de l'antihydrogène en utilisant non pas une, mais plusieurs fréquences laser, avec des fréquences légèrement plus élevées et légèrement inférieures à la fréquence de transition 1S-2S dans l'hydrogène. Cela a permis à la collaboration de mesurer la forme spectrale, ou dispersion des couleurs, de la transition 1S-2S dans l'hydrogène, et de mesurer plus précisément sa fréquence. La forme correspond parfaitement à celle attendue pour l'hydrogène, et la collaboration ALPHA a pu déterminer la fréquence de la transition 1S-2S de l'antihydrogène avec une précision de l'ordre de quelques parties pour mille milliards, un résultat 100 fois plus précis que la mesure de 2016.

« La précision obtenue avec cette nouvelle mesure est une ultime réussite pour nous, explique Jeffrey Hangst, porte-parole de l'expérience ALPHA. Cela fait 30 ans que nous essayons de l'obtenir, et nous y sommes enfin parvenus. »

Bien que cette précision soit encore inférieure à celle obtenue pour l'hydrogène, les progrès rapides de la collaboration ALPHA laissent espérer qu'une précision pour l'antihydrogène identique à celle obtenue pour l'hydrogène (et par conséquent des tests sans précédent de la symétrie CPT) est à portée de main. « Il s'agit d'une véritable spectroscopie laser avec l'antimatière, qui intéressera aussi les physiciens travaillant sur la matière », ajoute J. Hangst. Nous sommes en train de tirer parti de l'ensemble du potentiel du Décélérateur d'antiprotons du CERN ; c'est un changement de paradigme. »

Jeffrey Hangst, porte-parole d'ALPHA, explique les nouveaux résultats. (Vidéo : Jacques Hervé Fichet/CERN)

Source: Cristina Agrigoroae - Copyright CERN

Pendesinialessandro
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Re: [News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

Message par Pendesinialessandro » 06/04/2018 - 11:58:55

Le fait de trouver la moindre différence entre les deux ensembles de mesures permettrait de consolider les fondations du Modèle standard de la physique des particules et éventuellement de mieux comprendre pourquoi l'Univers est constitué presque intégralement de matière, alors que matière et antimatière auraient été produites en quantités égales lors du Big Bang…..Dit l’article
Un bravo au CERN :clapclap:

Un point très intéressant voire déterminant dans ce domaine, serait de pouvoir comprendre où est « allée » l’antimatière manquante ! Qui, pour l’instant sauf erreur de ma part, reste une énigme, mais qui sera très probablement décryptée à l’avenir…..

Pour ce qui est de l’extraordinaire précision des mesures, on n'atteindra plus que probablement jamais une précision, ou mesure, exacte voire absolue ; même théoriquement. A tort ? :rD

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cisou9
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Re: [News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

Message par cisou9 » 06/04/2018 - 17:24:54

_____________ :_salut:
J'ai fais beaucoup de mesure physique mais rarement des mesures absolues très souvent des mesures relatives par comparaison.__ ;) ____
Un homme est heureux tant qu'il décide de l'être et nul ne peux l'en empêcher.
Alexandre Soljenitsyne.

knet
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Re: [News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

Message par knet » 06/04/2018 - 18:15:35

On m'a toujours appris que moins par moins cela fait plus. Voilà où elle est passée l'antimatière. CQFD :fada:

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AGA 13
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Re: [News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

Message par AGA 13 » 07/04/2018 - 10:01:13

A la lecture de l’article, je comprends qu’il s’agit de mesurer la fréquence du photon émis lors de la transition S1-S2 de l’antihydrogène et de comparer cette mesure avec la mesure correspondante de l’hydrogène.

J’apprends qu’une différence entre ces deux mesures consoliderait le modèle standard de la physique des particules.
C’est donc que le modèle standard prévoit une différence ? Si oui laquelle ?
N’est-ce pas plutôt qu’une différence fragiliserait le modèle standard, au lieu de le consolider ?

La précision des mesures pour l’antihydrogène reste encore mille fois inférieure à celle pour l’hydrogène.
Que peut-on conclure suite à ces nouvelles mesures sur l’antihydrogène, cent fois plus précises que celles de 2016 ?

N’ayant trouvé de réponse, j’ai toutefois trouvé des questions !

Pendesinialessandro
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Re: [News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

Message par Pendesinialessandro » 07/04/2018 - 12:14:17

Pourquoi l’atome (nous fait remarquer Jean Adouze) est-il constitué comme ceci et non comme cela ? Nous n’en savons rien. Nous ne pouvons pas répondre à la question « pourquoi ». Nous ne devrions pas la poser. Et nous contenter du « comment ». Même si l’essentiel de ce qui nous compose, nous, l’air, les pierres et les étoiles, est du vide, c’est être chez soi. Le vide est un état. Il n’est pas un concept, une notion plus ou moins fluctuante, même s’il fluctue, il n’est pas une invention de notre esprit, une pure fantaisie, ni quelque commode fourre-tout. Il est. Aucun doute. Toutes nos recherches nous y conduisent. Et en même temps il n’est pas. Ou bien l’inverse. Il n’est pas et cependant il est. Il est et il n’est pas vide. Impavide…. :yxt:

Note personnelle : Il faut bien admettre que notre pouvoir cognitif (abstraction mentale) n’est pas si extraordinaire que certains « illuminés » prétendent !.... Créature divine dites-vous ? Ou singe ephiphenomenal –doublement sapiens- de l’espèce humaine ? :rD

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QJ
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Re: [News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

Message par QJ » 07/04/2018 - 23:26:34

AGA 13 a écrit :
07/04/2018 - 10:01:13
J’apprends qu’une différence entre ces deux mesures consoliderait le modèle standard de la physique des particules.
Je suis largué aussi.

Les charges baryoniques et leptoniques opposées de l'anti-hydrogène sont mesurées dans l'expérience Alpha à travers la mesure des photons émis (Le boson médiateur qui n'a ni masse, ni charge)...

Je me trompe peut-être mais, l'idée est, que les photons sont des médiateurs d'énergies : Si vous voyez de la lumière (émission) ou son absence (absorption), il y a un phénomène énergétique.
Lorsque l'électron passe d'un niveau élevé à un niveau plus bas, il émet un photon dont l'énergie vaut la différence entre celles des deux niveaux, et donc, l'inverse est vrai aussi.
À l'inverse donc, si l'on bombarde un atome de lumière, les pics d'absorption correspondent à des transitions (bien quantifiées), et sont donc caractéristiques de la nature des atomes. ce que décrit le modèle standard.

SI l'on arrive à mesurer les raies d’absorption des atomes d'anti-hydrogènes avec la même (-grande-) précision que pour les atomes d'hydrogène, on va pouvoir comparer le comportement des deux types d'atomes. Ok jusque là, la spectroscopie par absorption, je comprends.

Si il n'y a pas de différences, selon moi, c'est : Ok tout va bien pour le modèle standard...

Mais.. Si, il y a une différence dans les fréquences d’absorption... Que se passe-t-il avec les photons qui sont des médiateurs d'énergie ?? Et surtout : - "Pourquoi !?!"

Là, c'est "Hallo Houston, we have a problem"... Avec le modèle standard, d'où CE comportement, colle avec l'anti-hydrogène !?!

Le genre de problème qui va filer une érection à pas mal de physiciens théoriciens en mal de sensation fortes : Faites chauffer les cerveaux ! :pet:
L'esprit c'est comme un parachute: s'il reste fermé, on s'écrase. -Franck Vincent Zappa-

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Re: [News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

Message par JNem19 » 08/04/2018 - 12:16:22

Le modèle standard a besoin (par ex) d'une violation de la symétrie CPT pour expliquer pourquoi notre bulle est pleine de matière et qu'on n'y trouve pas d'antimatière. Sauf que ici et maintenant, quand on crée de la matière et de l'antimatière, c'est dans des conditions très différentes de la première création massive lors du "big bang". Il est possible qu'un champ primordial, aujourd'hui disparu ait agis asymétriquement sur l'antimatière et donc nos recherches d'une asymétrie serait vouée à l'échec.

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Re: [News] Des mesures sur l'antimatière d'une précision inégalée

Message par bongo1981 » 23/04/2018 - 16:36:51

AGA 13 a écrit :
07/04/2018 - 10:01:13
A la lecture de l’article, je comprends qu’il s’agit de mesurer la fréquence du photon émis lors de la transition S1-S2 de l’antihydrogène et de comparer cette mesure avec la mesure correspondante de l’hydrogène.

J’apprends qu’une différence entre ces deux mesures consoliderait le modèle standard de la physique des particules.
C’est donc que le modèle standard prévoit une différence ? Si oui laquelle ?
J'avoue que la phrase de la news est un peu bizarre...
Le fait de trouver la moindre différence entre les deux ensembles de mesures permettrait de consolider les fondations du Modèle standard de la physique des particules et éventuellement de mieux comprendre pourquoi l'Univers est constitué presque intégralement de matière, alors que matière et antimatière auraient été produites en quantités égales lors du Big Bang.
N’est-ce pas plutôt qu’une différence fragiliserait le modèle standard, au lieu de le consolider ?
Mais en effet, selon le modèle standard, il ne faut pas trouver de différence.
JNem19 a écrit :
08/04/2018 - 12:16:22
Le modèle standard a besoin (par ex) d'une violation de la symétrie CPT pour expliquer pourquoi notre bulle est pleine de matière et qu'on n'y trouve pas d'antimatière. Sauf que ici et maintenant, quand on crée de la matière et de l'antimatière, c'est dans des conditions très différentes de la première création massive lors du "big bang". Il est possible qu'un champ primordial, aujourd'hui disparu ait agis asymétriquement sur l'antimatière et donc nos recherches d'une asymétrie serait vouée à l'échec.
Euh... non non, il y a juste besoin d'une violation de CP seulement (et de 2 autres conditions) : Conditions de Sakharov

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