L’étude des propriétés de l’antimatière est un domaine actif de recherche en physique des particules. Bien que de nombreuses expériences de mesure aient déjà été menées pour mieux comprendre celle-ci, sa situation dans l’Univers demeure un mystère. En effet, les scientifiques cherchent à savoir pour quelles raisons notre Univers est composé de matière et non d’antimatière. En refroidissant des antiparticules, les chercheurs espèrent pouvoir les étudier avec plus de détails.

Dans une étude parue dans la revue Nature, des physiciens du CERN proposent une méthode destinée à piéger puis refroidir des antiparticules. Une avancée qui pourrait s’avérer cruciale dans l’étude de l’antimatière. L’antimatière ne diffère de la matière que par sa charge ; l’électron est chargé négativement et le positron positivement, par exemple. Et lorsqu’une particule rencontre son antiparticule, la paire est annihilée en produisant de l’énergie.

Le modèle du Big Bang affirme que matière et antimatière ont été produites en quantités identiques dans les premiers instants de l’Univers. Cependant, aujourd’hui, c’est bien un univers composé de matière que nous observons. Le mécanisme à l’origine de cette asymétrie matière-antimatière est toujours inconnu. Refroidir des antiparticules permettrait ainsi de pouvoir les étudier plus facilement et précisément.

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Pour ce faire, les physiciens ont utilisé l’Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA), combinant des antiprotons et des positrons pour former des atomes d’antihydrogène. Par suite, ces derniers ont été piégés magnétiquement dans des pièges de Penning sous vide, puis ont été bombardés par laser. Cela a provoqué la transition Lyman-alpha des atomes d’antihydrogène.

hydrogene antihydrogene atome

L’atome d’antihydrogène est constitué d’antiprotons et de positrons. Refroidir ces atomes permettrait de mieux les étudier. Crédits : NuclearPower

« La transition Lyman-alpha est la transition la plus basique et importante des atomes d’hydrogène, et pouvoir observer ce même phénomène pour des atomes d’antihyrogène ouvre la voie vers une nouvelle ère de la physique de l’antimatière » explique Takamasa Momose, physicien des particules au CERN. Selon Momose, ce changement de phase est la première étape essentielle au refroidissement de l’antimatière.

Utiliser des lasers pour refroidir des atomes n’est pas nouveau, mais l’appliquer à l’antimatière serait un grand pas en avant vers l’étude approfondie de cette dernière. Les physiciens pourront effectuer des mesures plus précises et potentiellement résoudre d’autres énigmes comme la nature de l’interaction entre antimatière et gravité.

Pour le moment, les auteurs ambitionnent de continuer à développer leur technique de refroidissement pour l’expérimenter le plus vite possible.

Source : Nature

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