La brillance au laser peut aider à résoudre le mystère de la raison pour laquelle il y a moins d'antimatière dans l'univers que la matière ordinaire.
Pour la première fois, des physiciens ont montré que les atomes d'antimatière semblaient émettre la même lumière que les atomes de la matière ordinaire. Une étude plus précise aidera à résoudre le mystère de la diminution de la quantité d'antimatière.
Pour chaque particule de matière ordinaire, il y a une particule d'antimatière similaire avec la même masse, mais la charge électrique opposée. Par exemple, le positron et l'antiproton sont des antiparticules d'électron et de proton.
Lorsqu'une particule rencontre une antiparticule, elle se détruit en émettant un flux d'énergie. Un gramme d'antimatière annihile un gramme de substance et libère environ deux réserves d'énergie, provenant de la chute d'une bombe atomique sur Hiroshima. (Ne vous inquiétez pas du danger, car les scientifiques sont encore très loin de créer un gramme d'antimatière).
Il reste un mystère pourquoi il y a plus de matière que d'antimatière. Le modèle standard de la physique des particules élémentaires (la meilleure description du comportement des blocs constitutifs de l'Univers) suggère que le Big Bang aurait dû les créer en nombre égal.
Les scientifiques aimeraient en savoir plus sur l'antimatière, voir les différences de comportement et comprendre pourquoi il est si petit. L'une des expériences clés sera l'utilisation de lasers pour les atomes d'antimatière, qui peuvent absorber et émettre de la lumière de la même manière que les atomes de la matière ordinaire. Si les atomes d'antihydrogène émettent un spectre de lumière différent de celui des atomes d'hydrogène, de telles différences spectrales créeront des idées sur les autres raisons de leur différence. Pour la première fois, les chercheurs ont utilisé des lasers pour effectuer une analyse spectrale d'atomes d'antihydrogène.
"Je l'appellerais le Saint Graal de la physique de l'antimatière", a déclaré le co-auteur de l'étude, Jeffrey Hungst, physicien à l'université Aarhus au Danemark. «Cela fait plus de 20 ans que je travaille pour que cela se produise, et le projet a finalement été lancé.»
Les scientifiques ont expérimenté l'antihydrogène, l'atome le plus simple de l'antimatière, car l'hydrogène est l'atome le plus simple de la matière ordinaire, composé d'un antiproton et d'un positron.
L'extraction d'une quantité suffisante d'antimatière pour l'expérimentation s'est révélée difficile. Pour créer des atomes d'antihydrogène, les scientifiques ont mélangé environ 90 000 antiprotons à 1,6 million de positrons (antielectrons), ce qui a donné environ 25 000 atomes d'antihydrogène. Pour l’expérience, l’appareil ALPHA-2 a été utilisé - un générateur d’antimatière et un système de capture situé à l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) en Suisse.
Après avoir créé des atomes, vous devez "les garder très soigneusement", a déclaré Khangst. L'antihydrogène est électriquement neutre et ne peut donc pas être maintenu en place au moyen de champs électriques. Vous devez donc l'éloigner de la matière car il nécessite un vide. La meilleure température de l'antimatière étant proche du zéro absolu (moins 459,67 degrés Fahrenheit ou moins 273,15 degrés Celsius), elle est donc lente et plus facile à tenir. Les scientifiques retiennent l'antihydrogène dans des champs magnétiques très puissants. «Nous parvenons maintenant à contenir environ 15 atomes d'antihydrogène», explique Hungst.
Ils ont ensuite utilisé de l'antihydrogène à action laser, provoquant la libération de lumière par les atomes. Les scientifiques ont mesuré le spectre - 10 au dixième degré.
Maintenant, les spectres lumineux de l'hydrogène et de l'antihydrogène sont similaires. Cependant, une mesure plus précise aidera à identifier les différences entre la matière et l'antimatière, ce qui pourrait révéler le mystère de la perte d'antimatière et conduire à des changements révolutionnaires dans le modèle standard. «Nous pouvons changer les règles du travail», déclare Hungst.
