Nous vivons dans un univers fait de matière. Les physiciens veulent savoir pourquoi la matière a remplacé son jumeau antimatière, et cette semaine, la collaboration ALPHA au CERN s'est rapprochée de la découverte du mystère.
ALPHA, une expérience collaborative internationale établie en 2005, a été conçue pour piéger et mesurer les particules antihydrogène avec une expérience spécialement conçue. Il reprend là où son prédécesseur de recherche d'antimatière, ATHENA, s'est arrêté. L'accent est mis sur l'antihydrogène car l'hydrogène est l'élément le plus répandu dans l'univers et sa structure est extrêmement bien connue des scientifiques.
Chaque atome d'hydrogène a un électron en orbite autour de son noyau. Le fait de tirer de la lumière sur les atomes excite l'électron, le faisant sauter dans une orbite plus éloignée du noyau avant qu'il ne se détende et ne revienne sur son orbite au repos émettant de la lumière dans le processus. La distribution de fréquence de cette lumière émise est connue; il a été mesuré avec précision et, dans notre univers fait de matière, est unique à l'hydrogène.
La physique de base impose que le jumeau d'antimatière de l'hydrogène, l'antihydrogène, soit également reconnaissable en ayant un spectre identique. Autrement dit, si tout ce que nous savons sur la physique des particules est bon. Capturer et mesurer le spectre de l’antihydrogène est l’objectif principal du groupe ALPHA.
ALPHA a pris les premières mesures modestes d'antihydrogène. Dans l'appareil ALPHA, l'antihydrogène est piégé par une disposition d'aimants qui affectent le champ magnétique des atomes. Les micro-ondes accordées à une fréquence spécifique visant ces atomes d'antihydrogène inversent leur orientation magnétique, les libérant. L'antihydrogène libéré rencontre l'hydrogène lorsqu'il s'échappe et les deux s'annihilent, laissant un motif bien connu dans les détecteurs de particules entourant l'appareil.
L'appareil a capturé des preuves des orbites de saut d'électrons dans un atome d'antihydrogène après que le rayonnement micro-ondes a changé son état interne. Le résultat prouve en outre la validité de l'approche de l'ALPHA, démontrant que l'appareil a suffisamment de contrôle et de sensibilité pour mener à bien l'expérience pour laquelle il a été conçu. À l'avenir, ALPHA se concentrera sur l'amélioration de la précision de ses mesures micro-ondes pour découvrir le spectre antihydrogène à l'aide de lasers.
Les résultats passionnants étaient difficiles à trouver car l'antihydrogène n'existe pas dans la nature. Il est fabriqué dans l'appareil ALPHA à partir d'antiprotons eux-mêmes fabriqués dans le décélérateur d'antiprotons et de positons provenant d'une source radioactive. Et il doit avoir un niveau d'énergie suffisamment bas pour rester piégé pour les mesures. Mais cela fonctionne, et cela pourrait donner aux physiciens la clé dont ils ont besoin pour comprendre le mystère du premier univers.
Source: CERN
