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L'expérience Alpha au Cern suit les différences possibles entre les atomes d'hydrogène et d'anti-hydrogène à la recherche d'une nouvelle physique et de la solution au puzzle de l'antimatière en cosmologie. Grâce aux contre-atomes d'hydrogène, les physiciens ont pu observer l'équivalent du fameux décalage de Lamb en électrodynamique quantique, source de nombreux lauréats du prix Nobel de physique.

Près de 90 ans après sa découverte théorique par Paul Dirac de sa version relativisteÉquation de Schrödinger décrire le comportement quantique électrons en charbon comme le plus simple d'entre eux, l'atomehydrogène.antimatière n'a pas encore dévoilé tous ses secrets.

Les experts ont aidé à partir des années 1930 après la découverte en 1932 rayons cosmiques deantiparticule électron positron, par le physicien américain Carl Anderson (pour cela il recevra le prix Nobel en 1936), suivi d'un prix antiproton Emilio Segré et ses collègues en 1955les théoriciens ont compris qu'il doit y avoir des mondes faits d'anti-atomes et pourquoi pas galaxie l'antimatière non loin de Voie lactée. Les recherches sur ce sujet ont été vaines et les problèmes ont empiré avec l'augmentation du nombre La théorie du Big Bang, particulièrement bien confirmée aujourd'huià cause de physique connu comme beaucoup matière l'antimatière aurait dû être produite pendant Big bang avant que ces particules soient annihilées à la fin.

Nous y sommes en fait maintenant, ce qui signifie que ce que nous appelons habituellement la matière a été produit en plus grande quantité que l'antimatière, et cela nécessite une nouvelle physique, peut-être cruciale pour d'autres puzzles tels que ceux de matière noire et énergie noireCette nouvelle physique obligerait certaines propriétés antiparticules à être différentes des particules. Vous pouvez le voir en étudiant raies spectrales par exemple un atome d'hydrogène.

Il y a quelques années, les membres de l'expérience Alpha CERN ont réussi à mesurer avec précision les niveaux d'énergie des atomes d'anti-hydrogène pour les comparer avec des mesures effectuées depuis des décennies avec des atomes d'hydrogène. Pour une traduction française assez précise, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Ensuite, des sous-titres en anglais devraient apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou sur le côté droit du rectangle, puis sur "Sous-titres" et enfin sur "Traduire automatiquement". Sélectionnez "français". © 2018 CERN

Cern, une usine d'atomes d'hydrogène

Futura rend régulièrement compte des progrès réalisés sur la piste de l'antimatière cosmologique manquante par des chercheurs de CERN qui produisent des atomes d'hydrogène précisément depuis des années pour étudier leurs propriétés et essayer de découvrir des phénomènes qui ne sont pas symétriques aux atomes d'hydrogène en inversant les signes de charges électriques dans des équationsélectrodynamique quantique décrivant ces atomes. Comme Futura l'a expliqué dans de nombreux articles ci-dessous, déjà consacrés à cette recherche avec un adversaire, c'est un moyen de tester théorème et la symétrie fondamentale de la théorie quantique relativiste modèle standard de physique des particules élémentaires, Théorème CPT. Cependant, de nouveaux effets sont possibles qui ne contredisent pas cette affirmation, par exemple l'impact de nouvelles particules plus facilement détectables par l'anti-hydrogène.

C'est à nouveau une expérience Alpha (antihydrogène laser Appareil de physique) qui est le centre d'attention. Ses membres viennent de publier un article dans nature où ils annoncent qu'ils sont allés encore plus précisément pour mesurer les transitions entre les niveaux d'énergie des positons dans les atomes d'antihydrogènes, en examinant la soi-disant structure subtile de ces niveaux, en particulier en introduisant des preuves de l'effet de déplacement mythique de l'Agneau découvert par le prix Nobel de physique Willis Lamb & # 39, a.

En 1947, il a découvert que la structure exacte de certains niveaux d'énergie des atomes d'hydrogène n'était pas expliquée par la théorie relativiste des électrons établie par Paul Dirac à partir de la célèbre équation d'onde. À cette époque, nous savions déjà qu'en observant de plus près les niveaux d'énergie de l'atome d'hydrogène, nous avons montré que certains étaient en fait nombreux et très proches les uns des autres en raison de divers effets, notamment relativistes. à cause de vitesse des électrons dans ces atomes, mais aussi à cause de l'existence tourner électron et son moment magnétique.

Le spectre des atomes d'hydrogène et la théorie des champs quantiques

Lamb souligne ensuite l'existence de niveaux séparés par une différence d'énergie inexplicable dans le contexte de l'électrodynamique quantique temporelle. La même année, le prix Nobel de physique Hans Bethe a donné la première explication, mais sans tenir compte de la théorie théorie spéciale de la relativitéC'est la clé qui a permis Tomonaga, Schwinger et Feynman pour vérifier leurs théories quantiques relativistes concernantélectromagnétisme ils étaient corrects, utilisant les calculs de Bethe dans le cadre des nouvelles formules d'électrodynamique quantique relativiste qu'ils ont découvertes et qui leur ont permis de résoudre les problèmes rencontrés en théorie dans les années 1930.

Auparavant, l'électrodynamique quantique relativiste était en effet bloquée par l'apparition de divergences infinies, faisant tous les calculs assez précis des processus d'interaction entre la matière et lumière, Le résultat de The Lamb, montrant la modification de certains niveaux d'énergie, a été la preuve décisive de l'existence et de la disparition de paires d'électrons virtuels et de positrons du vide quantique et de processus de renormalisation bien supposés masse et la charge d'électrons introduite par Feynman et Schwinger pour trouver des valeurs finies mesurées par des expérimentateurs.

C'est pourquoi nous commençons aujourd'hui à étudier la physique du décalage de Lamb, le décalage de Lamb, comme disent les Anglo-Saxons, avec l'expérience d'Alpha. Les effets du vide quantique qui pourraient y être révélés peuvent trahir l'existence de nouvelles particules au-delà de l'influence du modèle de courant faible, qui comprend l'électrodynamique quantique relativiste. Mais nous ne sommes que sur des résultats préliminaires et pour le moment la nouvelle physique ne relie pas la fin nez.

Quelques explications sur les travaux de Feynman en électrodynamique quantique ainsi que ses fameux diagrammes au début de son prix Nobel. Pour une traduction française assez précise, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Ensuite, des sous-titres en anglais devraient apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou sur le côté droit du rectangle, puis sur "Sous-titres" et enfin sur "Traduire automatiquement". Sélectionnez "français". © Fermilab

À retenir

  • Le théorème fondamental de la physique basé sur la relativité et la théorie quantique suggère qu'il ne devrait pas y avoir de différence entre la matière et l'antimatière, et donc que les protons, les neutrons et les électrons auraient dû avoir le même nombre pendant le Big Bang.
  • Ce n'est pas le cas et les physiciens soupçonnent donc les différences entre la matière et l'antimatière qu'ils tentent de mettre en évidence en mesurant le spectre des atomes d'hydrogène dans le cadre de l'expérience Alpha au CERN.
  • Après 30 ans d'efforts, la précision obtenue est similaire aux mesures du spectre d'un atome d'hydrogène avec les transitions 1S-2S et 1S-2P (ligne Lyman-α), et maintenant nous mesurons l'effet Lamb causé par les fluctuations quantiques du vide … mais il n'y a toujours aucune trace de nouvelle physique.

Le spectre des antihydrogènes révélera-t-il le puzzle de l'antimatière?

Article par Laurent Sacco publié le 29.08.2018

L'expérience Alpha CERN suit les différences possibles entre les atomes d'hydrogène et d'anti-hydrogène à la recherche d'une nouvelle physique et de la solution au puzzle de l'antimatière dans cosmologie. physiciens l'équivalent de la ligne d'hydrogène Lyman-α a été observé … mais toujours aucune révolution ne peut être vue.

En 1928, à la recherche d'une version relativiste de l'équation de Schrödinger décrivant l'électron (à ne pas confondre avec la version relativiste de l'équation de Schrödinger, qui est un problème beaucoup plus général), le physicien Paul Dirac découvre sa fameuse équation. Comme il le dit, elle était "plus intelligente" que lui parce que sa formulation mathématique fournissait automatiquement et de manière inattendue non seulement moment cinétique inséparables des électrons, de leurs spins, mais aussi moment magnétique.

La plus spectaculaire, mais aussi la plus troublante pour Dirac et ses associés à la fin des années 1930 a été l'existence de solutions à ces équations énergétiques négatives en raison de l'apparition de la racine carrée de l'énergie. Nous ne pouvions pas vraiment rejeter ces solutions au motif qu'elles ne pouvaient pas être physiques, ce qui a finalement conduit Dirac à postuler l'existence de ce que nous appelons aujourd'hui l'antimatière. Ces découvertes en cascade sont l'une des meilleures preuves que, du moins jusqu'à un certain point, le monde est construit sur des fondements mathématiques que nous découvrons, n'inventons pas, et qui nous permettent de prédire presque a priori l'existence de la loi et des objets (la thèse de plusieurs millions soutenue vigoureusement aujourd'hui par Max Tegmark).

L'équation de Dirac donne deux solutions: l'électron … et le positron. Cet anti-électron est-il un artefact mathématique ou une nouvelle molécule? © Synchrotron SOLEIL

Antimatière, antigravité et cosmologie de Dirac

Cependant, l'équation de Dirac conduirait à un puzzle en cosmologie. L'un des fondements de la théorie quantique des champs de particules. Cela signifie que pour chaque particule chargée, il doit y avoir une particule différente ayant, à notre connaissance, espace-temps plat les mêmes propriétés de masse, de spin et de charge électrique, sauf qu'il doit avoir le signe opposé. On sait qu'il y a des anti-électrons, des positrons et même des anti-nucléons (un peu compliqués par le fait queantiprotons et les antineutrons ne sont pas vraiment des particules élémentaires) etc. Cependant, pour le moment Big bang, théoriquement, il y a autant de particules de matière que d'antimatière, alors que l'on observe une asymétrie très prononcéeunivers observable.

Il existe plusieurs façons de résoudre ce casse-tête. Il existe peut-être des différences subtiles entre les particules de matière et l'antimatière, qui conduisent à la synthèse d'un peu plus de particules de matière que l'antimatière dans des conditions similaires au Big Bang.

On peut aussi imaginer que l'antimatière ne se comporte pas comme la matière sur le terrain gravitationPeut-être que la matière et l'antimatière se repoussent à cause de antigravité, ce qui pourrait conduire par exemple à séparation comme équivalent émulsion la matière et l'antimatière, avec des régions uniquement remplies de matière et d'autres avec de l'antimatière. Par conséquent, ces régions auraient peu de contact en raison des forces de répulsion, ce qui expliquerait pourquoi nous ne voyons pas de sources géantes rayons gamma aux confins de ces régions du fait de l'anéantissement de la matière et des particules d'antimatière.

Les chercheurs du CERN suivent depuis de nombreuses années les différences possibles entre la matière et l'antimatière dans de nombreuses expériences. Ils sont basés sur la production et le stockage d'antiprotons, ainsi que sur la production d'atomes anti-hydrogène résultant de la capture de positons par les antiprotons. Trouver ces différences s'ouvrira automatiquement porte sur la nouvelle physique et peut même échouer la théorie de la relativité restreinte pour la première fois par violation de ce qu'on appelle Symétrie CPT.

Futura a consacré plusieurs articles à ces articles, dont l'un revient souvent au premier plan, ce qui est actuellement le cas avec la nouvelle publication dans le journal. nature par les membres de la collaboration Alpha (Appareil laser physico-chimique anti-hydrogène). Cette expérience consiste principalement à provoquer et mesurer des transitions entre les niveaux d'énergie occupés par les positrons dans les atomes de l'anti-hydrogène au moyen d'un faisceau laser. Ces mesures doivent constamment augmenter la précision autant que possible, en espérant voir les différences avec les atomes d'hydrogène.

Les spectres sont comme des papillons, explique le physicien danois Niels Bohr au début de 1913. Les couleurs sont très belles, mais nous allons contourner le problème: grâce au spectroscope prismatique développé 50 ans plus tôt par les physiciens allemands Kirchhoff et Bunsen, tous les éléments chimiques ont donné leur identité sous forme de lignes caractéristiques. Cependant, ce sont ces lignes brillantes qui offriront à Bohr la clé du secret des atomes. © Synchrotron SOLEIL

Lignées anti-hydrogène et Lyman-α

Les scientifiques ont d'abord réussi à étudier les transitions dites hyper-minces, techniquement on l'appelle 1S-2S, similaire à celle qui donne la fameuse ligne de 21 cm. Mais aujourd'hui, il y a un autre changement appelé 1S-2P entre les niveaux d'énergieatome de héros qui s'appelle la ligne Lyman-α et que Theodore Lyman a découvert en 1906 dans la région ultraviolette extrême spectre hydrogène atomique observé avec l'antihydrure. Dans le cas de l'hydrogène, la transition se produit lorsque l'électron passe du niveau d'énergie le plus bas (1S) à un niveau d'énergie supérieur (2P), puis revient à son niveau de sortie en émettant photon pour un longueur d'onde 121,6 nanomètres, Il a montré que nous pouvons étendre la renommée Formule de Balmer pour les lignes visibles de cet atome. Cette lignée est également très connue en astronomie, où elle conduit au fameux phénomène "forêt Lyman-α".

Par conséquent, l'expérience Alpha a permis de détecter la transition Lyman-α dans l'atome de contre-hydrure au moyen de positrons en mesurant son fréquence, avec une précision de plusieurs parties pour cent millions, atteignant une bonne compatibilité avec la transition équivalente à l'hydrogène.

Ce succès a conduit Jeffrey Hangst, porte-parole de l'expérience Alpha, à annoncer: Nous sommes très satisfaits de ce résultat. Comme nous le savons, la transition Lyman-alpha est difficile à analyser – même avec de l'hydrogène "normal". En utilisant notre capacité à capturer et à retenir un grand nombre d'atomes d'hydrogène en quelques heures, ainsi qu'en utilisant une source de lumière laser pulsée Lyman-alpha, nous avons pu l'observer. La prochaine étape sera le refroidissement laser, qui sera une percée pour des mesures spectroscopiques et gravitationnelles précises. "

En effet, l'accès à la ligne Lyman-alpha permet de prédire la transposition des techniques connues de refroidissement des atomes au moyen d'un laser. libération mouvements en gaz d'atomes, nous pouvons alors effectuer des mesures linéaires encore plus précises, et ainsi fixer des limites encore plus strictes pour la nouvelle physique.

Présentation en anglais d'expériences sur les secrets des antiprotons et des atomes d'hydrogène. © Cern

Ligne de flottaison alpha, antimatière et hyper fine

Article de Laurent Sacco, publié le 06/04/2018

L'expérience Alpha au Cern suit les différences possibles entre les atomes d'hydrogène et d'anti-hydrogène dans la recherche d'une nouvelle physique et la solution au casse-tête de l'antimatière en cosmologie. Un nouveau record de précision a été atteint, mais aucune révolution n'est encore visible.

LHC il a été publié récemment, le 30 mars 2018, pour être plus précis rêve l'hiver avec un grand paquet de dos proton en anneaux d'une circonférence de 27 kilomètres. La chasse à la nouvelle physique ne commencera qu'en mai, car avant la collision avec les détecteurs géants du LHC doit encore être corrigée. Les physiciens pourront alors entamer la septième année de collecte de données et la quatrième année à 13 TeV d'énergie de collision. Cependant, ce sera la dernière année du deuxième cycle du LHC, qui s'arrêtera ensuite pendant deux ans pour se moderniser, et plus précisément pour se préparer à HL-LHC, Le LHC à un niveau élevé luminosité.

La physique de base ne s'arrêtera pas là, car au CERN, il existe d'autres expériences de moindre énergie, comme l'Alpha (Antihydrogen Laser Physics Apparatus), auquel Futura consacre de nombreux articles depuis plusieurs années. Le Cern n'a pas seulement fait son nom grâce à la découverte bosons Z, W et bien sûr Brout-Englert-Higgs, mais aussi en passant le maître dans le stockage d'antiprotons et enfin dans la production et la capture d'atomes d'hydrogène.

Vidéo expliquant le fonctionnement de l'expérience Alpha au CERN. Pour une traduction française assez précise, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Ensuite, des sous-titres en anglais devraient apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou sur le côté droit du rectangle, puis sur "Sous-titres" et enfin sur "Traduire automatiquement". Sélectionnez "français". © Cern, Niels Madsen

Atome d'hydrogène, un nouveau laboratoire de physique

L'expérience Alpha propose d'étudier de plus en plus le spectre de ces atomes dans l'espoir de découvrir des différences avec ces atomes d'hydrogène très connus et très bien mesurés. Dans ce cas, il s'agit de provoquer des transitions atomiques dans les atomes du contre-hydrure avec un faisceau laser. L'observation de ces différences potentielles ébranlerait automatiquement les fondements de la physique, remettant en cause la théorie de la relativité restreinte, voire la théorie quantique. Cela pourrait également être la clé du puzzle de l'antimatière en cosmologie, car les lois du modèle standard en physique des particules sont muettes lorsqu'il s'agit d'expliquer pourquoi nous ne trouvons pas autant d'antimatière que de matière à l'échelle du cosmos observable, tandis que les mêmes lois prévoient qu'elles doivent être produites en nombre égal pendant le Big Bang.

Les membres de la collaboration Alpha viennent d'être annoncés dans un article publié dans nature qu'ils ont pu avancer de quelques pas, une mesure exacte du spectre résultant de la transition atomique de 1S-2S dans le contre-hydrure. La précision obtenue est de l'ordre de plusieurs parties pour mille milliards, ce qui est 100 fois plus précis que la dernière mesure réalisée en 2016 (voir article ci-dessous).

Jeffrey Hangst, porte-parole de l'expérience Alpha, ne cache pas son enthousiasme, selon un communiqué publié sur le site Internet du Cern: "La précision obtenue grâce à cette nouvelle mesure est notre ultime succès. Nous essayons de l'obtenir depuis 30 ans et nous l'avons enfin. "

Cependant, des progrès doivent être réalisés avant d'ajuster la précision de la même mesure à un atome d'hydrogène. Une marge de progression de 3 ordre de grandeur, soit un facteur de 1000.

Le spectre anti-hydrogène révèle encore ses secrets

Article de Laurent Sacco, publié le 21 décembre 2016

À la recherche d'une nouvelle physique et d'une meilleure compréhension du Big Bang, les physiciens du CERN suivent les différences entre la matière et l'antimatière. Les résultats récents concernent la façon dont les atomes d'hydrogène sont absorbés et émis par la lumière.

Les membres de la collaboration Alpha (Antihydrogen Laser Physics Apparatus) au CERN viennent d'annoncer dans un article publié dans Nature qu'ils sont allés plus loin dans l'étude du spectre d'un atome anti-hydrogène, c'est-à-dire les propriétés du rayonnement électromagnétique que cet atome peut absorber et émettre.

Comme nous l'avons vu dans l'article précédent, ce sont les transitions dites hyper-minces entre les niveaux d'énergie des positons dans une telle anti-anatomie, qui ont été produites et mesurées il y a quelques années. Les physiciens, comme annoncé à l'époque, ont réussi à observer des transitions dans le domaine de la lumière ultraviolette, c'est-à-dire dans leur terminologie l'équivalent des transitions entre les niveaux 1S et 2S de l'atome Bohr dans lequel l'électron a été remplacé par un positron, et antiproton au proton.

Nous vous rappelons que les chercheurs du Cern ont une longue tradition dans la production et le stockage d'antiprotons, notamment grâce aux travaux du prix Nobel de physique Simon van der MeerCela leur a permis de produire le premier atome d'hydrogène en 1995, puis de le produire en grande quantité dans une expérience Athena en 2002. Grâce à cela, appelé Alpha, qui a commencé en 2010, les physiciens du Cern ont finalement réussi à emprisonner ces antiatomes, les examinant à leur propre discrétion.

En 2016, pour étudier l'anti-anhydride, les scientifiques ont commencé par mélanger environ 90 000 antiprotons d'une machine appelée libération d'antiprotone avec des positons de désintégration radioactifs sodium 22, qui a permis la synthèse d'environ 25 000 atomes d'anti-hydrogène. Le gaz résultant a été refroidi en dessous de 1 degré kelvin et certains de ces atomes d'hydrogène ont ensuite été piégés magnétiquement. Cela a permis d'étudier en profondeur les transformations atomiques en excitant ces atomes avec un faisceau laser.

Présentation des derniers résultats des membres de la collaboration Alpha par leur porte-parole Jeffrey Hangst. Pour une traduction française assez précise, cliquez sur le rectangle blanc en bas à droite. Ensuite, des sous-titres en anglais devraient apparaître. Cliquez ensuite sur l'écrou sur le côté droit du rectangle, puis sur "Sous-titres" et enfin sur "Traduire automatiquement". Sélectionnez "français". © Cern

Violation de la théorie spéciale de la relativité avec un adversaire?

À l'heure actuelle, avec la précision de mesure atteinte (ils devraient s'améliorer dans un proche avenir), il n'y a pas de différence notable entre la façon dont l'atome d'hydrogène absorbe et émet la lumière à des fréquences spécifiques. précis et comment il fait, aux mêmes fréquences, un atome d'hydrogène. Si, cependant, une telle différence était observée, cela signifierait que nous avons affaire à une violation du théorème CPT, un théorème très profond basé sur les lois de symétrie qui s'applique à toutes les théories quantiques des champs quantiques, donc au modèle standard.

Cette affirmation a été prouvée pour la première fois par le prix Nobel de physique par Julian Schwinger en 1951, puis plus rigoureusement et complètement en 1954. Par Gerhart Lüders et Wolfgang PauliSelon ce théorème, le comportement de l'atome d'hydrogène devrait être le même que celui de l'atome d'hydrogène. Il devrait tomber dans le champ gravitationnel terre de la même manière et il ne devrait pas être possible de découvrir des différences spectres d'émission etabsorption deux objets. S'il n'en était pas ainsi, on pourrait comprendre pourquoi l'univers ne contient pas d'antimatière, sauf celle présente dans les rayons cosmiques, et qui, comme sur Terre, résulte de collisions ou de désintégrations d'une particule de matière.

Une violation de cette affirmation dans l'expérience Alpha indiquerait toujours que la théorie théorie spéciale de la relativité cela ne s'applique pas dans certaines situations qui seraient une révolution d'ouverture fenêtre sur la nouvelle physique.

Première étude du spectre antihydrogène

Article de Laurent Sacco, publié le 19/03/2012

L'antigravité est-elle possible? Pouvons-nous détecter des antigalaks dans l'univers? Une bonne façon de répondre à ces questions est d'étudier le spectre des atomes d'hydrogène. C'est ce que les scientifiques de l'expérience Alpha au CERN commencent à faire.

L'humanité a créé son premier atome d'hydrogène en 1995 au Cern. Si on sait produire des antiprotons des années 50 et des anti-électrons encore plus longtemps, la synthèse de l'antiatome n'est pas facile car les moléculesantimatière théoriquement prédits par Paul Dirac en 1928, ils ont l'inconvénient de s'anéantir avec les particules de matière qui les accompagnent lorsqu'ils se rencontrent. Empêcher la décoloration des positons en entrant en collision avec un électron ou empêcher l'antiproton de faire de même avec les noyaux de protons n'est pas facile dans notre monde où, de façon surprenante, la matière l'emporte sur l'antimatière,

Cependant, au début naissance de l'univers observable, autant de matière que l’antimatière aurait dû se former. C'est du moins ce que nous disent les équations standard du modèle. Une façon d'expliquer cette asymétrie, cette énigme de l'absence d'antimatière en cosmologie, est d'impliquer la physique à l'extérieur modèle standardIl se peut, par exemple, qu'aux hautes énergies notre univers soit effectivement décrit par des théories de type GUT comme vient de nous l'expliquer Julien Baglio. découverte Boson de Higgs supersymétrique cela pourrait être une bonne indication que l'architecture de l'espace est vraiment basée sur ces fondations.

D'autres proposent des hypothèses encore plus folles. Sommes-nous sûrs que l'antimatière tombe dans le champ gravitationnel d'un objet fait de matière normale? Et s'il y avait une faible antigravité entre la matière et l'antimatière qui a conduit l'univers primitif à se diviser en deux ou plusieurs régions différentes? Si oui, peut-être même galaxie et les galaxies forment des amas qui se repoussent. Ils se tenaient donc sur une longue distance, évitant les contacts destructeurs qui généreraient des ondes gamma … qui n'étaient pas observées.

Pour répondre, je l'espère, à toutes ces questions, l'un des moyens les plus sûrs est probablement de créer un grand nombre d'atomes d'hydrogène pour étudier leurs propriétés en laboratoire afin de savoir si les anti-atomes sont vraiment l'équivalent des atomes de matière. Ont-ils les mêmes spectres d'émission? En d'autres termes, la lumière de l'anti-galaxie ne peut-elle pas être distinguée de la lumière d'une galaxie composée de matière "normale"? Tombent-ils de la même manière sur le champ gravitationnel de la Terre?

Pour traquer les secretsantimatière, Les chercheurs du Cern ont réussi à créer un grand nombre de ces anti-atomes, et surtout qu'ils existent suffisamment longtemps pour être mesurés. Ces deux conditions sont réalisées depuis plusieurs années avec l'expérience alpha (Appareil de physique laser anti-diode).

Dans une publication de journal nature, membres de la coopération alpha ils annoncent aujourd'hui qu'ils commencent à pouvoir étudier le spectre des atomes d'hydrogène.

Structure spectrale hyper fine d'anti-hydrogène

Pour l'instant, les scientifiques n'ont pas observé les principales transformations atomiques correspondant aux sauts d'électrons sur un autre orbite Atome de Bohr. Ils étaient heureux de provoquer des transitions au niveau de la structure spectrale dite ultra-mince d'un atome d'hydrogène inerte. À cette fin, les micro-ondes ont fait basculer le moment magnétique interne du positron, qui se produit à une fréquence très spécifique. Le choix de ce type de transition n'est probablement pas anodin.

Nous savons qu'un atome d'hydrogène a de petits niveaux d'énergie en raison de l'interaction magnétique du spin de l'électron avec son spin de proton. Selon que ces deux spins sont parallèles ou anti-parallèles, le niveau d'énergie électronique n'est pas le même et il est possible de passer avec émission de photons avec une longueur d'onde de 21 cm. Cette transition est très utile pour astrophysique pour cartographier l'hydrogène atomique dans la galaxie. C'est célèbre Ligne 21 cm un atome d'hydrogène.

Dans le cas de l'expérience Alpha, le fait que ce type de transition se produit réellement pour certains des anti-atomes capturés dans le piège de Penning est signalé par la fuite de ces anti-atomes du piège. Entrant en collision avec des atomes, ils se détruisent, laissant des traces mesurables caractéristiques.

Les scientifiques se préparent maintenant à aller de l'avant en effectuant des transitions atomiques avec des lasers. Ce n'est que lorsque des mesures précises et précises du spectre des atomes d'hydrogène sont effectuées, que les différences entre la matière et l'antimatière, de la physique en dehors du modèle standard, peuvent apparaître à l'extérieur.

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