Une vue générale de l'expérience Alpha au Cern. © Cern-Maximilien Brice

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En bref : mille secondes, record de confinement pour l'antihydrogène !

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Pourquoi la matière domine-t-elle l'antimatière dans l'univers observable ? Pour tenter de le savoir, les physiciens du Cern piègent et refroidissent depuis un an des atomes d'antihydrogène. Ils viennent d'établir un nouveau record avec un temps de confinement de 1.000 secondes avant que ces antiatomes ne se désintègrent au contact des particules de matière normale.

Lorsque l'on cherche à construire une théorie à la fois quantique et relativiste des particules de matière présentes dans l'univers, on est mathématiquement conduit à la découverte de l'antimatière comme le physicien Paul Dirac l'a constaté il y a presque quatre-vingts ans. Ainsi, à chaque particule de matière, comme un électron ou un quark, doit correspondre une antiparticule qui ne diffère que par sa charge électrique du point de vue de ses caractéristiques physiques. C'est toutefois ce que l'on croit mais cela conduit à se poser la question de savoir pourquoi on rencontre très majoritairement des particules de matière dans le cosmos observable et très peu de particules de d'antimatière. L'énigme est d'autant plus troublante que selon les théories dont on dispose actuellement, autant de matière que d'antimatière aurait dû être créée à la naissance de l'univers observable. 

Il existe donc probablement de subtiles différences entre les réactions productrices de matière et d'antimatière, peut-être parce que particules et antiparticules ne sont pas elles-mêmes identiques à la charge près. Pour le savoir, il faut par exemple conduire des expériences avec des atomes d'antihydrogène et vérifier s'ils possèdent les mêmes caractéristiques que les atomes d''hydrogène. Mais il faut déjà pouvoir les produire en quantités importantes et surtout pouvoir les piéger magnétiquement pour les isoler suffisamment longtemps des protons et électrons de la matière normale, qui les détruisent au moindre contact. C'est ce que font les membres de l'expérience Alpha (Antihydrogen Laser Physics Apparatus) depuis un certain temps au Cern.

Ils viennent de publier sur Arxiv deux articles faisant l'état des progrès accomplis. Par rapport aux résultats annoncés il y a un an, ils sont spectaculaires. On est ainsi passé de 38 atomes d'antihydrogène piégés pendant à peine un dixième de seconde à 309 antiatomes piégés pendant 1.000 secondes. Reste à pouvoir les refroidir suffisamment pour tester une symétrie fondamentale de la physique liée à la relativité restreinte et que devraient vérifier atomes et antiatomes, la symétrie CPT.

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