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  • Les protons et antiprotons semblent être de véritables images miroir

    Posté le 16 août 2015

    Piege_de_Penning

    Lors d’un test rigoureux concernant une propriété fondamentale du modèle standard de la physique des particules (la symétrie CPT), des chercheurs de la collaboration BASE du CERN (dirigée par RIKEN) ont effectué les mesures les plus précises du rapport charge-masse des protons et de leur homologues d’antimatière, les antiprotons.

    Leurs travaux, publiés dans la revue Nature, ont été réalisés en utilisant l’Antiproton Decelerator du CERN, un dispositif qui fournit des antiprotons de basse énergie pour les expériences sur l’antimatière.

    L’invariance CPT, que cette expérience visait à tester, signifie qu’un système reste inchangé si 3 propriétés fondamentales sont inversées : C (la charge), qui distingue la matière de l’antimatière, P (la parité), qui est une rotation à 180° dans l’Espace, et T (le temps). C’est un principe central du Modèle Standard qui implique que les particules d’antimatière doivent être des images miroir parfaites de la matière, avec seulement une inversion des charges.

    Cette recherche aide à comprendre pourquoi nous vivons dans un Univers qui n’a pratiquement pas d’antimatière, malgré le fait que le Big Bang aurait dû mener à la création des 2 en quantité égales. Si des violations de CPT avaient été trouvées cela signifierait que la matière et l’antimatière pourraient avoir des propriété différentes (comme par exemple des antiprotons qui se désintègreraient plus rapidement que les protons). Mais les résultats indiquent que les rapports charge/masse sont les mêmes.

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  • Prédiction des antiparticules par Paul Dirac (1928)

    Posté le 10 février 2014

    Paul_DiracEn 1928, le physicien britannique Paul Dirac écrivit une équation qui combinait la théorie quantique et la relativité restreinte pour décrire le comportement d’un électron se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière. L’équation permettait aux atomes d’être traités d’une manière compatible avec la relativité de Einstein. En 1933, le prix Nobel de Physique a été attribué à Paul Dirac pour cette équation décrite dans son article “The quantum theory of the electron”.

    Cette équation posait un problème : tout comme x2=4 a 2 solutions possibles (x=2 et x=-2), l’équation de Dirac pouvait avoir 2 solutions : une pour un électron avec une énergie positive, et l’autre pour un électron avec une énergie négative. Mais la physique classique (et le bon sens) dictaient que l’énergie d’une particule devait toujours être positive.

    Dirac a pensé que cela signifiait que pour chaque particule existante correspondait une antiparticule, correspondant exactement à la particule en question mais possédant une charge opposée. Pour l’électron, il devait y avoir un “antiélectron” identique en tout point mais possédant une charge électrique positive. Dans sa conférence de prix Nobel de 1933, Dirac a expliqué comment il en est arrivé à cette conclusion et a spéculé sur l’existence d’un Univers constitué d’antimatière.

    Source : CERN

  • Un faisceau d’antimatière a été créé pour la première fois

    Posté le 27 janvier 2014

    ASACUSA-quadrupole_radiofrequenceLe 21 janvier dernier, l’expérience ASACUSA du CERN a annoncé avoir réussi pour la première fois à créer un faisceau d’atomes d’antihydrogène.

    80 atomes d’antihydrogène ont été détectés à 2,7 mètres de l’endroit où ils ont été produits. Il s’agit d’une étape importante vers une spectroscopie hyperfine précise des atomes d’antihydrogène car, à cette distance, l’influence perturbatrice des champs magnétiques utilisés pour produire les antiatomes est plus faible.

    Les forts champs magnétiques dégradent les propriétés spectroscopiques des antiatomes et empêchent une analyse satisfaisante. S’en éloigner est donc nécessaire mais loin d’être simple car, n’ayant pas de charge électrique, les atomes d’antihydrogène sont difficiles à transporter.

    L’analyse du spectre des atomes d’antihydrogène est importante car elle permettra de voir si les atomes d’hydrogène et d’antihydrogène sont identiques ou non. En théorie ils sont identiques donc toute différence entre eux ouvrirait immédiatement la voie à une nouvelle physique et pourrait nous aider à résoudre le mystère de l’antimatière qui est l’une des plus grandes énigmes de la science moderne.

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  • L’expérience de Daya Bay et les futures découvertes concernant les neutrinos

    Posté le 27 juin 2013

    Daya_Bay

    En 2011, les chercheurs ont allumé les premiers détecteurs du Daya Bay Reactor Neutrino Experiment (Chine) en espérant faire une mesure clé qui leur permettrait de comprendre comment un type de neutrino se transforme en un autre.

    En mars 2012, après seulement 7 mois de prises de données, un succès a été annoncé : ils ont effectué une mesure de theta un-trois, un des 3 « angles de mélange » qui décrivent l’oscillation des neutrinos entre une saveur et une autre.

    De précédentes expériences ont montré que theta un-trois devait être petit, et les scientifiques ont commencé à se demander si cet angle de mélange était de zéro. Le résultat de Daya Bay, en combinaison avec d’autres mesures effectuées au Japon, Corée du Sud, France et Etats-Unis, a montré que l’angle était petit, mais assurément pas de zéro.

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  • Pourquoi la matière l’a-t-elle emportée sur l’antimatière ?

    Posté le 24 mai 2013

    Neutrinos-stgraalSelon notre compréhension actuelle du Big Bang, la matière et l’antimatière se sont formées en quantité égales aux débuts de l’Univers. Mais si c’était le cas, toute la matière serait déjà entré en collision avec l’antimatière. Cela aurait libéré énormément d’énergie et rempli l’Univers de lumière et de rayonnement mais il ne resterait plus de matière du tout. Pourquoi l’Univers n’est-il pas seulement constitué d’énergie ? Pourquoi est-ce que la matière et l’antimatière ne se sont pas annihilées dès leur création.

    La réponse à cette question se trouve dans ce qu’on appelle la violation de symétrie CP (charge-parité). Trouver le bon type de violation CP pour expliquer la prépondérance de la matière est une priorité absolue et les neutrinos sont les premiers candidats.

    De précédentes études ont trouvé une violation CP – une différence entre le comportement des particules et de leur antiparticules – parmi les quarks. Mais cette violation CP n’explique pas la totalité du déséquilibre matière-antimatière.

    Les neutrinos entrent en jeu parce que leur incroyable légèreté suggère, via une théorie appelée « see-saw picture », qu’ils sont les équivalents ultra-légers de particules très lourdes qui étaient présentes brièvement dans l’Univers primordial. La désintégration de ces particules lourdes pourrait avoir violé la symétrie CP d’une manière qui à conduit au déséquilibre actuel entre matière et antimatière. Si c’est bien de cette manière que le déséquilibre s’est produit, les scientifiques devraient également trouver une violation CP dans l’oscillation des neutrinos.

    Source : Symmetry Magazine