Un positron isolé pour mieux comparer matière et antimatière
· Rédaction BehindLines
Une équipe de Northwestern University a réussi à garder un positron pendant plusieurs mois dans un piège électromagnétique et à distinguer ses états quantiques. Publiée le 21 octobre dans Physical Review Letters, l’expérience prépare une comparaison plus précise avec l’électron. Elle ne rapporte pas encore une différence entre matière et antimatière.
Conserver une particule sans paroi
Le positron est l’antiparticule de l’électron. Leur rencontre provoque une annihilation : un récipient ordinaire ne convient donc pas pour le conserver. L’équipe dirigée par Gerald Gabrielse utilise un piège de Penning, où des champs électriques et magnétiques maintiennent la particule à distance des parois.
Les positrons proviennent de la désintégration du sodium-22. Les chercheurs doivent d’abord les ralentir, puis en capturer un dans un environnement presque vide. Le dispositif est refroidi à environ 300 millikelvins, soit 0,3 degré au-dessus du zéro absolu. Le faible nombre de collisions possibles aide à prolonger le confinement.
Passer du confinement à la mesure
Le résultat dépasse le simple stockage. Des micro-ondes permettent de provoquer des transitions entre niveaux d’énergie, que l’appareil peut détecter. Cette maîtrise transforme le mouvement du positron en un outil de mesure quantique.
L’objectif suivant concerne son moment magnétique, une propriété qui décrit son comportement dans un champ magnétique. Les auteurs veulent le comparer à celui de l’électron pour éprouver la symétrie CPT, un principe fondamental du modèle standard de la physique des particules. Cette comparaison reste un objectif ; aucune violation de cette symétrie n’est établie par ce travail.
Une publication récente, un travail déjà partagé
La date du 21 octobre est celle de la publication en revue et du communiqué universitaire. Le manuscrit était disponible sur arXiv dès le 3 mai, avec une révision le 21 août. La parution ne signifie donc pas que l’expérience a été réalisée cette semaine.
L’avancée fournit surtout une nouvelle méthode pour examiner une particule difficile à conserver. Résoudre l’énigme de la prédominance de la matière dans l’Univers demanderait d’autres résultats : le piège rend des tests possibles, sans donner déjà leur réponse.