Dans un article publié en ligne cette semaine (vidéo et lien plus bas), l’expérience ALPHA au CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire) rapporte qu’elle a réussi à piéger des atomes d’antimatière pendant plus de 16 minutes : assez longtemps pour commencer à étudier leurs propriétés en détail.
Image d’entête : Conception artistique représentant le chemin confiné d’un atome d’antimatière dans le piège ALPHA, en bleu clair. Les pistes blanches représentent les particules éjectées, qui proviennent d’une annihilation matière-antimatière, lorsque l’antiatome est libéré de son piège. Image: ALPHA / CERN.
L’expérience ALPHA, est une partie d’un vaste programme du décélérateur d’antiprotons du CERN (AD) qui enquête sur les mystères de l’une des substances les plus insaisissables de la nature. Pour les plus pressé(e)s, vous pouvez passer directement à la vidéo du CERN, en bas de l’article.
Aujourd’hui, nous vivons dans un univers fait, en apparence, entièrement de matière, cependant au moment du bigbang, la matière et l’antimatière aurait existé en quantités égales. La nature semble avoir une légère préférence pour la matière, ce qui permet à notre univers et tout ce qui est en lui, d’exister. Une manière d’investiguer dans la préférence de la nature pour la matière, est de comparer les atomes d’hydrogène avec leurs homologues de l’antimatière, les antihydrogènes et c’est ce qui rend le résultat récent, important.
"Nous pouvons garder les atomes d’antihydrogène piégés, pendant 1000 secondes», a expliqué le porte-parole de l’ALPHA, Jeffrey Hangst de l’Université d’Aarhus. «C’est assez de temps, pour pouvoir commencer à les étudier".
Ci-dessous : les électrodes (en or) pour les pièges à ions ALPHA, insérées dans la chambre sous vide et entourées du cryostat. C’est le piège utilisé pour combiner ou «mixer» des positrons et des antiprotons de l’antihydrogène.
Dans le document publié le 5 juin, quelque 300 antiatomes piégés auraient été étudiés. La capture des antiatomes permettra de cartographier avec précision l’antihydrogène (l’antiatome d’hydrogène) par laser ou Spectroscopie rotationnelle, de sorte qu’il puisse être comparé à l’atome d’hydrogène, qui est parmi les systèmes les plus connus en physique. Toutes les différences devraient apparaitre avec un examen minutieux. Le piégeage des antiatomes, pourrait également fournir une approche complémentaire à la mesure de l’influence de la gravité sur l’antimatière, qui sera bientôt examinée avec l’antihydrogène par l’expérience AEGIS (en français : Expérience sur l’Antimatière : Gravité, Interférométrie, Spectroscopie).
Le fonctionnement de l’expérience ALPHA, avec cette interview de son porte-parole, Jeffrey Hangst (@CERN) :
Andrea Gutierrez, une doctorante de l’université de la Colombie britannique, transfère de l’hélium liquide d’un Dewar de stockage au cryostat contenant le piège magnétique supraconducteur utilisé par l’expérience ALPHA. (Crédit CERN) :
Une autre conséquence importante de la capture d’antihydrogène pendant de longues périodes, est que les antiatomes ont le temps de se remettre dans leur état fondamental, ce qui permettra à l’ALPHA d’effectuer les mesures précises, nécessaires pour enquêter sur une symétrie des lois physiques, connue sous le nom de CPT (charge, parité et temps). Les symétries en physique décrivent à quoi les processus ressemblent sous certaines transformations. C (charge), par exemple, consiste à échanger les charges électriques des particules impliquées dans le processus. P (Parité) c’est comme regarder dans le miroir, tandis que T (temps) impliques d’inverser la courbe du temps.
Individuellement, chacune de ces symétries est brisée, les processus ne se ressemblent pas toujours. La symétrie CPT, cependant, prévoit qu’une particule se déplaçant vers l’avant à travers le temps dans notre univers, serait impossible à distinguer d’une antiparticule reculant dans le temps dans un univers miroir; elle est censée être parfaitement respectée par la nature. La symétrie CPT, exige que l’hydrogène et l’antihydrogène aient des signatures spectrales identiques.
Jeffery Hangst près de l’ALPHA
"Tout signe de cassure, de la symétrie CPT, exigerait une refonte sérieuse de notre compréhension de la nature», a déclaré Hangst. "Mais la moitié de l’univers est portée disparue, de sorte que certains types de “nouvelles-pensées” sont apparemment à l’ordre du jour."
La prochaine étape pour l’ALPHA sera de commencer à effectuer des mesures sur l’antihydrogène piégé, plus tard dans l’année. La première étape consiste à éclairer l’antiatome piégé avec des micro-ondes, afin de déterminer s’ils absorbent exactement les mêmes fréquences (ou énergies) que leurs cousines de la matière.
«Si vous frappez des atomes d’antihydrogène piégés, avec exactement la bonne fréquence de micro-ondes, ils s’échapperont du piège et nous pouvons détecter l’anéantissement, même pour un seul atome», a expliqué Hangst. "Cela permettrait la première observation de l’intérieur de la structure de l’antihydrogène, l’élément numéro 1 sur la table des antipériodiques".
L’annonce sur le site du CERN : Des atomes d’antimatière piégés pendant mille secondes au CERN.
