La meilleure science - les questions qui capturent et obligent tout être humain - est enveloppée de mystère. Si cela avait été le cas, les deux types de particules se seraient annihilés, laissant un univers imprégné d'énergie.
Comme notre existence l'atteste, cela ne s'est pas produit. En fait, la nature semble avoir une préférence d'une partie sur 10 milliards pour la matière à l'antimatière. C'est l'un des plus grands mystères de la physique moderne.
Mais le Grand collisionneur de hadrons travaille dur, poussant littéralement la matière à la limite, pour résoudre ce mystère captivant. Cette semaine, le CERN a créé un faisceau d'atomes d'antihydrogène, permettant aux scientifiques de prendre des mesures précises de cette antimatière insaisissable pour la première fois.
Les antiparticules sont identiques aux particules de matière à l'exception du signe de leur charge électrique. Ainsi, alors que l'hydrogène se compose d'un proton chargé positivement en orbite par un électron chargé négativement, l'antihydrogène se compose d'un antiproton chargé négativement en orbite par un anti-électron chargé positivement, ou un positron
Bien que l'antimatière primordiale n'ait jamais été observée dans l'Univers, il est possible de créer de l'antihydrogène dans un accélérateur de particules en mélangeant des positrons et des antiprotons de basse énergie.
En 2010, l'équipe ALPHA a capturé et détenu des atomes d'antihydrogène pour la première fois. Maintenant, l'équipe a réussi à créer un faisceau de particules antihydrogène. Dans un article publié cette semaine dans Nature Communications, l'équipe ALPHA rapporte la détection de 80 atomes d'antihydrogène à 2,7 mètres en aval de leur production.
"C'est la première fois que nous pouvons étudier l'antihydrogène avec une certaine précision", a déclaré le porte-parole de l'ALPHA, Jeffrey Hangst, dans un communiqué de presse. "Nous sommes optimistes que la technique de piégeage d'ALPHA fournira de nombreuses informations de ce type à l'avenir."
L'un des principaux défis consiste à éloigner l'antihydrogène de la matière ordinaire, afin que les deux ne s'anéantissent pas. Pour ce faire, la plupart des expériences utilisent des champs magnétiques pour piéger les atomes d'antihydrogène suffisamment longtemps pour les étudier.
Cependant, les forts champs magnétiques dégradent les propriétés spectroscopiques des atomes d'antihydrogène, l'équipe ALPHA a donc dû développer une configuration innovante pour transférer les atomes d'antihydrogène dans une région où ils pourraient être étudiés, loin du champ magnétique fort.
Pour mesurer la charge d'antihydrogène, l'équipe ALPHA a étudié les trajectoires des atomes d'antihydrogène libérés du piège en présence d'un champ électrique. Si les atomes d'antihydrogène avaient une charge électrique, le champ les dévierait, tandis que les atomes neutres ne seraient pas déviés.
Le résultat, basé sur 386 événements enregistrés, donne une valeur de la charge électrique antihydrogène à -1,3 x 10-8. En d'autres termes, sa charge est compatible avec zéro à huit décimales. Bien que ce résultat ne soit pas surprenant, puisque les atomes d'hydrogène sont électriquement neutres, c'est la première fois que la charge d'un antiatome est mesurée avec une précision aussi élevée.
À l'avenir, toute différence détectable entre la matière et l'antimatière pourrait aider à résoudre l'un des plus grands mystères de la physique moderne, ouvrant une fenêtre sur un nouveau domaine scientifique.
L'article a été publié dans Nature Communications.
