Sciences

La masse de l’électron atteint un niveau de précision inégalé

ActualitéClassé sous :E2014

Particule élémentaire fondamentale, l'électron est doté d'une masse qui vient d'être recalculée par des scientifiques allemands avec une précision décrite comme inégalée. Il serait 1.836 fois plus léger qu'un proton.

Un atome se compose en son centre d’un noyau de protons chargés positivement et de neutrons, tandis qu'autour tournent des électrons, chargés eux négativement. Ils pèsent 1.836 fois moins que les protons. © Helix84, Wikipédia, cc by sa 3.0

Un atome, constituant de base de la matière, se compose d'un noyau de protons et de neutrons (regroupés sous le terme de nucléons), autour desquels gravitent des particules bien plus petites encore : les électrons. Ceux-ci, découverts en 1897 par le Britannique Joseph John Thomson, ont d'abord été considérés en première approximation comme 1.000 fois moins lourds que les nucléons.

Pour des raisons pratiques et se faciliter les calculs, les physiciens ont redéfini des unités de masses pour évoquer celle des composants de l'atome : l'unité de masse atomique, u, qui se définit comme 1/12e de la masse d'un atome de carbone 12. Ainsi, protons et neutrons ont une masse tout à fait voisine de 1 u, bien que la précision puisse progressivement évoluer avec de nouveaux calculs.

C'est ce qui vient de se produire pour l'électron. En 2010, le Comité de données pour la science et la technologie (Codata) avait défini une certaine valeur pour la masse de l'électron. Mais Sven Sturm et ses collègues de l'Institut Max Planck d'Heidelberg (Allemagne) annoncent dans la revue Nature avoir recalculé de manière 13 fois plus précise cette valeur.

Une nouvelle avancée dans la physique fondamentale

Ainsi, cette nouvelle évaluation a été réalisée à l'aide du piège de Penning, grâce auquel ils ont emprisonné un atome de carbone 12, dont la masse exacte est connue, disposant d'un seul électron. Le surplus de masse mesuré était uniquement le fait de cet électron. Ils ont alors déterminé la masse atomique de la particule fondamentale, égale à 0,000548579909067 u. Soit approximativement 1.836 fois moins qu'un proton.

Cette nouvelle donnée devrait aider les scientifiques à améliorer la précision du modèle standard de la physique, et ainsi engendrer des avancées dans le domaine de la physique fondamentale.