Découverte révolutionnaire : refroidir les antiprotons pour percer les mystères de l'antimatière

ParisLes physiciens se sont longtemps interrogés sur la prédominance de la matière par rapport à l'antimatière dans l'univers. Une avancée récente de l'équipe de recherche BASE au CERN, dirigée par le Dr Stefan Ulmer de l'Université Heinrich Heine de Düsseldorf, ouvre de nouvelles perspectives. Les chercheurs ont développé une méthode pour refroidir les antiprotons plus rapidement, permettant ainsi des mesures très précises de leur masse et de leurs propriétés magnétiques.

Voici ce que cela signifie :

• La nouvelle méthode refroidit les antiprotons à 200 mK en seulement huit minutes, au lieu de 15 heures auparavant.
• Ce refroidissement rapide est rendu possible grâce à un système de double piège de Penning.
• Avec cette technologie, l'équipe peut désormais effectuer 1 000 cycles de mesure en environ un mois.
• Les méthodes précédentes auraient nécessité près de dix ans pour le même nombre de cycles.

Après le Big Bang, l'univers aurait dû contenir des quantités égales de matière et d'antimatière. Lorsqu'elles se rencontrent, elles s'annihilent mutuellement en énergie. Pourtant, nous observons principalement de la matière dans l'univers actuel, ce qui représente une énigme majeure en physique des particules. Ceci pourrait s'expliquer par de petites différences ou de nouvelles physiques non couvertes par le Modèle Standard.

L'équipe du Dr Ulmer mesure les transitions spin-flip dans des antiprotons extrêmement froids. Ces mesures permettent de déterminer le moment magnétique des antiprotons. En comparant ces données avec celles des protons, les chercheurs espèrent découvrir de petites différences. Ces écarts pourraient aider à comprendre pourquoi l'univers est composé de matière.

La nouvelle technologie de BASE réduit considérablement le temps de refroidissement, améliorant ainsi la précision des mesures du moment magnétique. Ces pièges éliminent les particules plus chaudes, ne laissant que les plus froides. Ce processus de refroidissement accéléré permet des mesures plus précises, comme l'explique la Dr. Barbara Maria Latacz.

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L'équipe BASE du CERN a mis au point une nouvelle méthode permettant de refroidir les antiprotons plus rapidement qu'auparavant. Cette méthode améliore également la précision de l'identification des spins des particules de plus de 1 000 fois. Leur prochain objectif est d'atteindre une précision de l'ordre d'une partie sur dix milliards.

L'équipe a des projets d'avenir passionnants. Ils envisagent de développer un appareil mobile pour capturer des antiprotons. Cet appareil transportera les antiprotons du CERN jusqu'à un nouveau laboratoire à l'HHU. Cela pourrait permettre des mesures dix fois plus précises.

Cette recherche se concentre sur les technologies de piégeage. Les pièges de Penning utilisent des champs magnétiques stables et des champs électrostatiques pour confiner des particules chargées. Les pièges de Paul, en revanche, se servent de champs électriques variables. Les deux types ont reçu des Prix Nobel.

La collaboration BASE cherche à améliorer la précision de la mesure des particules fondamentales. Cet effort pourrait aider à résoudre le mystère de la prédominance de la matière sur l'antimatière dans l'univers. Leurs découvertes, publiées dans Physical Review Letters, marquent une avancée significative dans la recherche en physique des particules.