Une percée en spectroscopie nucléaire pourrait redéfinir les constantes fondamentales

ParisDes physiciens de l'UCLA ont découvert une nouvelle méthode pour étudier les noyaux atomiques. En utilisant des lasers pour exciter le noyau d'un atome de thorium, ils espèrent créer les horloges atomiques les plus précises jamais conçues et permettre aux scientifiques de mesurer les constantes fondamentales avec une précision accrue.

L'équipe de UCLA a utilisé des lasers pour exciter le noyau d'un atome de thorium, ouvrant la voie à des horloges atomiques plus précises et à une redéfinition potentielle de constantes fondamentales comme la constante de structure fine.

Depuis près de 50 ans, les scientifiques tentent d'utiliser des lasers pour exciter le noyau d'un atome, mais les électrons en orbite réagissent souvent à la lumière, compliquant l'opération. Une équipe de l'UCLA, dirigée par le professeur Eric Hudson, a trouvé une solution en plaçant des atomes de thorium dans un cristal transparent contenant beaucoup de fluor. Le fluor se lie fortement avec les électrons, les empêchant de réagir au laser. Ainsi, plus de lumière laser peut atteindre le noyau.

La nouvelle méthode améliore considérablement la mesure du temps, de la gravité et d'autres domaines. Au lieu d'utiliser des électrons comme les horloges atomiques actuelles, elle utilise des neutrons et des protons, moins susceptibles d'être influencés par les variations environnementales. Cela rend les mesures beaucoup plus précises.

Une horloge nucléaire au thorium pourrait avoir de nombreux usages. De conception plus compacte, robuste et portable que les horloges atomiques actuelles, elle offrirait une précision inégalée. Un tel dispositif pourrait révolutionner la navigation et la communication en espace profond. De plus, il permettrait aux scientifiques de vérifier si des constantes comme la constante de structure fine restent réellement constantes au fil du temps.

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Les astronomes ont émis l'hypothèse que la constante de structure fine pourrait varier dans différentes régions de l'univers ou au cours du temps. Cette nouvelle méthode pourrait être la meilleure pour tester cette théorie. Si elle s'avère correcte, notre compréhension des lois fondamentales de la physique en serait profondément transformée.

L'étude publiée dans la revue Physical Review Letters nous rapproche de mesures extrêmement précises. Ces mesures pourraient révéler que certains éléments considérés comme immuables dans la nature pourraient en réalité changer. Cela pourrait transformer notre compréhension de l'univers.

L'équipe de Hudson travaille sur cette recherche depuis 15 ans. Ils ont fait des progrès dans l'obtention de mesures plus précises du noyau de l'atome. Cela pourrait nous aider à mieux comprendre la matière, l'énergie et les lois fondamentales de l'univers.

La Fondation Nationale pour la Science a financé cette recherche. Denise Caldwell, la directrice temporaire de la direction des sciences mathématiques et physiques de la FNS, a souligné que des mesures précises des constantes fondamentales nous permettent de mieux comprendre l'univers. Cette nouvelle technologie pourrait avoir un impact considérable.

En résumé, cette avancée en spectroscopie nucléaire dépasse le cadre académique. Elle possède des applications pratiques pouvant influencer la mesure du temps, la navigation et les technologies de communication. Plus crucial encore, elle ouvre de nouvelles perspectives pour comprendre les constantes fondamentales de la nature, ce qui pourrait transformer notre perception de l'univers.