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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

  • La découverte du positron

    Posté le 15 mars 2013

    Il y a 80 ans aujourd’hui, le journal Physical Review publiait un papier du physicien Carl Anderson annonçant la découverte du positron (ou positon)

    Le positron est l’antiparticule de l’électron. Les 2 particules ont une masse identique mais des charges opposées. Lorsqu’un électron et un positron intéragissent ils s’annihilent dans un sursaut d’énergie produisant 2 rayons gamma.

    Au début des années 1930, Anderson et son mentor Robert Millikan utilisaient une chambre à brouillard (ou chambre de Wilson) pour mesurer les rayons cosmiques de haute énergie.

    La cavité scellée d’une chambre à brouillard contient de la vapeur saturée, généralement de l’eau ou de l’alcool, qui se condense lors du passage de particules chargées. Cela laisse des trainées qui matérialisent la trajectoire de la particule. Les physiciens peuvent déduire la charge d’une particule en observant la manière dont elle se courbe lorsque la chambre est soumise à un champ magnétique.

    En Août 1932, Anderson photographie la trainée d’une particule de haute énergie ayant environ la même masse que l’électron mais avec une charge positive. En mesurant à la fois l’énergie perdue par la particule en traversant une plaque de plomb dans la chambre et la trainée située de l’autre côté de la plaque, il détermine une limite supérieure pour la masse de la particule. Il découvre qu’elle est du même ordre de grandeur que la masse de l’électron.

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  • Les Flambeaux de la Découverte : Introduction à la Physique des Particules

    Posté le 18 juillet 2012

    — Mise à jour du 13/09/2017 —
    Comme toutes les bonnes choses, le site dont je parle dans cet article n’est plus disponible…
    Interactions.org a supprimé les 2 versions en anglais et en français de cette introduction à la physique des particules mais vous pouvez tout de même retrouver la version française grâce au site Archive.org et télécharger la version anglaise en pdf


    Les Flambeaux de la Découverte est une introduction à la Physique des particules proposée par l’ICFA (International Committee for Future Accelerators)

    « La volonté de comprendre le monde qui nous entoure est ancrée dans notre nature humaine. Depuis les outils de silex jusqu’aux puissants ordinateurs, de l’observation la plus simple de la nature aux sciences et aux technologies les plus avancées d’aujourd’hui, l’exploration et la création de la connaissance nous ont fait progresser et ont transformé notre existence »

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  • Premières mesures de l’antihydrogène

    Posté le 8 mars 2012

    Début 2011, des physiciens de l’expérience ALPHA du CERN avaient réussi à capturer des atomes d’antihydrogène pendant 1000 secondes.

    A partir du moment où vous réussissez à créer et capturer des atomes d’antihydrogène, qu’est-ce que vous faites ? Vous les mesurez. C’est ce qui vient d’être fait. Un rayonnement micro-onde a été utilisé pour changer l’état interne de l’atome (renversement de spin du positron) : en passant d’un état qui permet de conserver l’atome dans le piège électromagnétique à un état qui l’éjecte du piège.

    C’est par interaction de résonance que l’antiatome peut être éjecté puis détecté. C’est grâce à cette spectroscopie micro-ondes que les chercheurs ont pu démontrer les transitions quantiques de résonance de l’antihydrogène

    Ce processus dépend de la fréquence du rayonnement micro-onde et du champ magnétique à l’intérieur du piège. En changeant les 2 à la fois, les physiciens ont démontré qu’ils avaient assez de contrôle et de sensibilité pour mener à bien l’expérience. Ce n’est pas une tâche facile car l’antihydrogène ne se trouve pas dans la nature mais doit être préparé à partir d’antiprotons qui proviennent du décélérateur d’antiprotons et de positrons qui proviennent d’une source radioactive. Et il faut que l’énergie soit suffisamment faible pour que l’atome puisse rester piégé dans les champs magnétiques.

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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.

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