ALPHA se penche sur les secrets de l’antimatière

Alpha Experiment (Image: Maximilien Brice/CERN)

Dans un article paru aujourd’hui dans la revue Nature, l’expérience ALPHA auprès du Décélérateur d’antiprotons du CERN rapporte la première observation de la structure hyperfine de l’antihydrogène, l’équivalent de l’hydrogène dans l’antimatière. Ces résultats montrent la voie pour des analyses toujours plus détaillées de la structure de l’antihydrogène et pourraient aider à comprendre les différences qui existeraient entre matière et antimatière.

Les chercheurs ont réalisé des mesures spectroscopiques sur des atomes d’antihydrogène fabriqués maison, en générant des transitions entre différents états d’énergie des anti-atomes. Ils ont ainsi amélioré des mesures précédentes en identifiant et mesurant deux lignes spectrales de l’antihydrogène. La spectrosocopie est un moyen de sonder la structure interne des atomes en étudiant leur interaction avec des ondes électromagnétiques.

En 2012, l’expérience ALPHA a démontré pour la première fois la possibilité technique d’agir sur la structure interne d’atomes d’antimatière. En 2016, l’équipe a rapporté la première observation de transitions optiques de l’antihydrogène. En exposant les antiatomes à des micro-ondes d’une fréquence précise, les scientifiques ont désormais induit des transitions hyperfines et affiné leurs mesures. L’équipe est parvenue à mesurer deux lignes spectrales de l’antihydrogène et n’a observé aucune différence en les comparant aux lignes spectrales de l’hydrogène, dans les limites de précision de l’expérience.

« La spectroscopie est un outil très important dans tous les domaines de la physique. En appliquant maintenant la spectroscopie à l’antimatière, nous entrons dans une nouvelle ère, explique Jeffrey Hangst, porte-parole de l’expérience ALPHA. Avec nos techniques uniques, nous sommes désormais capables d’observer en détail la structure d’atomes d’antimatière, en seulement quelques heures au lieu de quelques semaines. Cela aurait été inimaginable il y a encore quelques années. »

Avec ses techniques de piégeage de l’antimatière, ALPHA est à présent capable de capturer un grand nombre d’antiatomes (jusqu’à 74 en même temps), ce qui facilite la réalisation de mesures de précision. Avec ce nouveau résultat, la collaboration ALPHA a montré la maturité de ses techniques, pour explorer les propriétés des atomes d’antimatière.

Les progrès rapides des expériences du CERN auprès du Décélérateur d’antiprotons, installation unique en son genre, sont très prometteurs, et laissent augurer des mesures encore plus précises dans un futur proche.