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  • Est-ce que la gravitation affecte l’antimatière de la même manière que la matière ?

    Posté le 3 février 2012

    Est-ce que l’antimatière se comporte différemment que la matière vis à vis de la gravitation ? Les physiciens de l’Université de Californie à Riverside pourraient bien apporter une réponse à cette question.

    Ils ont mesuré en laboratoire la chute libre du positronium, un atome exotique constitué d’un positron et d’un électron. Le positron est la l’antiparticule de l’électron. Il a une masse identique mais une charge positive. Si un positron et un électron se rencontrent, ils s’annihilent pour produire 2 rayons gamma.

    Les physiciens David Cassidy (scientifique assistant) et Allen Mills (professeur de physique et d’astronomie) du Department of Physics and Astronomy ont d’abord séparé le positron de l’électron dans le positronium pour que ce système instable résiste à l’annihilation suffisamment longtemps pour pouvoir mesurer l’effet que la gravité a sur lui.

    « A l’aide de lasers nous avons excité le positronium jusqu’à atteindre un état appelé atome de Rydberg, qui rend l’atome très faiblement lié, avec l’électron et le positron étant éliognés l’un de l’autre » explique David Cassidy. « Cela les empêche de se détruire mutuellement pendant un moment, ce qui signifie que vous pouvez faire des expériences avec ».

    Les atomes de Rydberg sont des atomes très excités. Ils sont intéressants pour les scientifiques parce que plusieurs propriétés s’amplifient. Dans le cas du positronium, Cassidy et Mills voulaient atteindre une longue durée de vie pour l’atome de leur expérience. A l’état de Rydberg, la durée de vie du positronium s’accroît d’un facteur de 10 à 100.

    « Mais cela n’est pas suffisant pour ce que nous essayons de faire » explique Cassidy. « Dans un futur proche nous utiliserons une technique qui communiquera un moment angulaire élevé aux atomes de Rydberg ». « Cela rend la désintégration des atomes plus difficile, et ils pourraient subsister jusqu’à 10 millisecondes (une augmentation d’un facteur de 100 000) »

    Cassidy et Mills ont déjà créé des positronium de Rydberg en grande quantité en laboratoire. La prochaine étape sera de les exciter encore plus pour atteindre une durée de vie de quelques millisecondes. Ils créeront ensuite un faisceau avec ces atomes super-excités pour étudier leur déflexion due à la gravité.

    « Si nous découvrons que l’antimatière et la matière ne se comportent pas de la même manière, ce sera très choquant pour le monde de la physique. Actuellement l’hypothèse est que la matière et l’antimatière sont exactement identiques (à l’exception des charges). Cette hypothèse conduit à penser qu’elles doivent avoir été créées en quantités égales lors du Big Bang. Mais, n’observant pas beaucoup d’antimatière dans l’Univers, les physiciens cherchent les différences entre matière et antimatière pour expliquer cela ».

    Cassidy et Mills espèrent pouvoir effectuer la prochaine étape de leur expériences cet été. Ils ont été rejoints par Harry Tom (professeur de physique et d’astronomie), et Tomu H. Hisakado (étudiant).

    Cette recherche est soutenue par des subventions de la National Science Foundation et de l’US Air Force Research Office.

    Les résultats de recherche sont disponibles sur Physical Review Letters

    Source : Université de Californie à Riverside

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