Les physiciens du CERN créent un positronium à longue durée de vie

Les physiciens de la collaboration AEgIS (Antihydrogen Experiment : Gravity, Interferometry, Spectroscopy) au CERN ont trouvé un nouveau moyen de fabriquer des atomes de positronium à longue durée de vie, qui se composent d’un électron et d’un positron (contrepartie antimatière de l’électron), pour les expériences de gravité antimatière.

Le positronium est un atome de type hydrogène constitué d'un positron et d'un électron tournant l'un autour de l'autre. Crédit image : Pete Linforth.

Le positronium est un atome de type hydrogène constitué d’un positron et d’un électron tournant l’un autour de l’autre. Crédit photo : Pete Linforth.

L’Univers est presque dépourvu d’antimatière, et les physiciens n’ont pas encore compris pourquoi.

La découverte d’une légère différence entre le comportement de l’antimatière et de la matière dans le champ gravitationnel de la Terre pourrait faire la lumière sur cette question.

Les atomes de positronium sont un type d’atomes d’antimatière envisagés pour vérifier si l’antimatière tombe au même rythme que la matière dans le champ gravitationnel de la Terre.

Mais leur durée de vie est courte, 142 nanosecondes seulement, ce qui est trop peu pour réaliser une expérience de gravité antimatière.

Les physiciens cherchent donc activement des astuces pour fabriquer des sources d’atomes de positronium qui vivent plus longtemps.

Dans un article publié cette semaine dans le journal Physical Review Ales membres de la collaboration AEgIS décrivent une nouvelle méthode de fabrication du positronium à longue durée de vie.

“Pour être utile aux expériences de gravité antimatière, une source d’atomes de positronium doit produire des atomes à longue durée de vie en grand nombre, et avec des vitesses connues qui peuvent être contrôlées et ne sont pas affectées par des perturbations telles que les champs électriques et magnétiques”, ont-ils déclaré.

“Notre nouvelle source coche toutes ces cases, produisant quelque 80 000 atomes de positronium par minute qui durent 1 140 nanosecondes chacun et ont une vitesse connue (entre 70 et 120 km par seconde) qui peut être contrôlée avec une grande précision (10 km par seconde).”

“En utilisant un convertisseur spécial de positron en positronium pour produire les atomes et un seul flash de lumière laser ultraviolette, on fait d’une pierre deux coups.”

“Le laser fait passer les atomes de l’état électronique de plus basse énergie à un état de plus haute énergie à longue durée de vie et peut sélectionner parmi tous les atomes seulement ceux qui ont une certaine vélocité”.

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