Une équipe internationale de physiciens dirigée par Stefan Ulmer, chercheur au RIKEN, a découvert que le moment magnétique de l’antiproton est extrêmement proche de celui du proton, avec une précision six fois plus grande qu’auparavant.
En haut : schéma de la configuration du piège de Penning utilisé dans l’expérience BASE du CERN ; un nuage d’antiprotons est stocké dans le piège réservoir (RT), qui fournit des particules individuelles au piège co-magnétomètre (CT) et au piège d’analyse (AT) lorsque cela est nécessaire ; le CT est utilisé pour les mesures continues du champ magnétique ; l’AT est le piège avec la forte bouteille magnétique superposée, qui est utilisée pour mesurer la fréquence du cyclotron et la fréquence de Larmor. Tous les pièges sont équipés d’une électronique d’excitation radiofréquence et de systèmes de détection supraconducteurs très sensibles. En bas : résultats des six mesures du facteur g effectuées pendant l’arrêt de l’accélérateur 2015/2016 du CERN, entre le 20 février et le 5 mars 2016 ; sur la base de cet ensemble de mesures, H. Nagahama. et al extraire gp/2=2.7928465(23), comme indiqué par la ligne rouge ; les lignes vertes montrent l’erreur du niveau de confiance de 95%, la ligne bleue représente la valeur actuellement acceptée du facteur g du proton gp/2=2,792847350(9) ; les barres d’erreur des mesures individuelles sont basées sur les incertitudes des mesures de fréquence individuelles, qui sont dominées par la marche aléatoire dans le mode magnétron. Crédit image : H. Nagahama et al, doi : 10.1038/ncomms14084.
L’idée que quelque chose comme l’antimatière doit exister est apparue à la fin des années 1920. Ce n’est que quelques années plus tard que les positrons, les antiparticules des électrons, ont été découverts.
Alors que les positrons apparaissent naturellement sur Terre, les antiprotons doivent être générés artificiellement.
Pour réaliser leurs expériences, le Dr Ulmer et ses co-auteurs ont pris des antiprotons générés par le décélérateur d’antiprotons du CERN et les ont placés dans un puissant dispositif magnétique – appelé piège de Penning – où ils pouvaient être stockés pendant des périodes de plus d’un an.
Lors des mesures, les chercheurs ont prélevé des antiprotons individuels dans le piège de confinement et les ont déplacés dans un autre piège, où ils ont été refroidis jusqu’à pratiquement le zéro absolu et placés dans un champ magnétique puissant et complexe, permettant au groupe de mesurer le moment magnétique.
Le moment (facteur g) a été déterminé sur la base de six mesures individuelles avec une incertitude de seulement 0,8 partie par million.
La valeur de 2,7928465(23) est six fois plus précise que le précédent record obtenu par un autre groupe du CERN en 2013. En 2011 encore, le moment magnétique de l’antiproton n’était connu qu’avec une précision de trois décimales.
Le nouveau résultat est cohérent avec le facteur g du proton tel que mesuré à Mayence en 2014, à savoir 2,792847350(9).
“Nous constatons une contradiction profonde entre le modèle standard de la physique des particules, selon lequel le proton et l’antiproton sont des images miroir identiques l’un de l’autre, et le fait qu’à l’échelle cosmologique, il existe un écart énorme entre la quantité de matière et d’antimatière dans l’Univers “, a déclaré le Dr Ulmer, auteur principal de l’article rapportant le résultat dans la revue Nature Communications cette semaine.
Notre expérience a montré, sur la base d’une mesure six fois plus précise que toutes celles qui ont été faites auparavant, que le modèle standard tient la route et qu’il semble en fait n’y avoir aucune différence dans le magnétisme proton/antiproton…”.moments à l’incertitude de mesure obtenue.”
“Nous n’avons trouvé aucune preuve de violation du CPT (charge, parité, temps)”, a-t-il ajouté.
Ulmer et ses co-auteurs prévoient de cibler l’application d’une technique encore plus sophistiquée de double piège de Penning.
