Un groupe de scientifiques de la Collaboration Projet 8 a mis au point un nouveau détecteur de particules capable de détecter la fréquence du rayonnement cyclotron émis par des électrons uniques dans un gaz radioactif.
La couleur indique la puissance détectée de l’électron en fonction de la fréquence et du temps. Les “sauts” soudains de fréquence indiquent une collision de l’électron avec l’hydrogène résiduel dans la cellule. Crédit image : Massachusetts Institute of Technology.
Bien que proposé pour la première fois en 1904 par le physicien anglais Oliver Heaviside, le rayonnement cyclotronique d’un électron unique en orbite dans un champ magnétique n’a jamais été observé directement.
Aujourd’hui, l’équipe du projet 8 affirme avoir démontré la détection d’un électron unique dans un nouveau spectromètre à radiofréquence.
Nous pouvons littéralement imager la fréquence de l’électron, et nous voyons cet électron apparaître soudainement dans notre antenne radio”, a déclaré le Dr Joe Formaggio du Massachusetts Institute of Technology, membre de l’équipe et co-auteur de l’article publié dans le numéro de décembre 2009 de la revue scientifique “The Gazette”. Physical Review Letters.
“Au fil du temps, la fréquence change, et gazouille réellement. Donc ces électrons gazouillent en ondes radio.”
Lorsque le gaz se désintègre et libère des électrons, le spectromètre utilise un aimant pour les piéger dans une bouteille magnétique.
Une antenne radio capte alors les signaux très faibles émis par les électrons, qui peuvent être utilisés pour cartographier l’activité précise des électrons sur plusieurs millisecondes.
Un nouveau spectromètre à radiofréquence est capable d’identifier des électrons uniques. Crédit photo : Massachusetts Institute of Technology.
Dans leur expérience, les physiciens ont enregistré l’activité de plus de 100 000 électrons individuels dans le gaz krypton (Kr-83m).
La majorité des électrons observés se comportaient de manière caractéristique : lorsque le krypton radioactif se désintègre, il émet des électrons qui vibrent à une fréquence de base avant de s’éteindre ; cette fréquence augmente à nouveau lorsqu’un électron rencontre un atome de gaz radioactif.
Lorsqu’un électron se heurte à plusieurs atomes dans le détecteur, son énergie semble faire un saut en forme de pas.
Selon les scientifiques, leur détecteur est un grand pas vers un objectif plus difficile à atteindre : mesurer la masse d’un neutrino.
