Découverte révolutionnaire : détecter l'antimatière en temps réel !

Découverte révolutionnaire : détecter l'antimatière en temps réel !

Les chercheurs du CERN ont réalisé des progrès significatifs dans la recherche sur l'antimatière en utilisant des photocapteurs de smartphones pour annihiler l'antimatière en temps réel. Cette technologie innovante, développée dans le cadre de la coopération internationale AEgIS, provient de scientifiques de l'Université technique de Munich (TUM). Grâce à ces nouveaux dispositifs, la recherche détecte les annihilations d'antiprotons avec une précision impressionnante de près de 0,6 micromètre, améliorant ainsi les méthodes précédentes d'un facteur 35. Ces avancées sont cruciales dans la mesure où la collaboration AEgIS vise à mesurer avec précision la chute libre de l'antihydrogène dans le champ de gravité terrestre, ce qui n'était auparavant possible qu'avec d'énormes défis techniques.

Un jet horizontal d'antihydrogène est généré dont la distance de chute verticale est mesurée à l'aide d'un déflectomètre Moiré. Le Dr Francesco Guatieri, responsable de l'étude, souligne la nécessité d'un détecteur à haute résolution spatiale. La mise en œuvre de 60 puces de smartphone dans l’imageur optique de photons et d’antimatière (OPHANIM) est la clé pour atteindre cette haute précision. Auparavant, les plaques photographiques étaient utilisées comme seul moyen de mesurer avec précision, mais sans la possibilité de prendre des mesures en temps réel. La nouvelle solution a déjà passé avec succès des tests sur les antiprotons et est désormais appliquée à l'antihydrogène. Les résultats de ces recherches ont été publiés dans la revue Science Advances et marquent une étape cruciale dans la recherche sur l'antimatière.

Les bases de l'antimatière

L'antimatière a la même masse que la matière mais a une charge électrique et un spin opposés. Selon la théorie de la relativité générale d’Einstein, la gravité devrait affecter la matière et l’antimatière de la même manière. Cependant, aucune mesure directe de la vitesse de chute de l'antimatière n'a été réalisée jusqu'à présent car la production et la capture de l'antimatière sont associées à des difficultés considérables. La collaboration AEgIS au Décélérateur d'antiprotons (AD) du CERN a récemment publié un article historique dans *Communications Physics* qui décrit une étape importante dans la production d'antihydrogène.

De nouvelles techniques développées en 2018 ont permis la production pulsée d’atomes d’antihydrogène, permettant ainsi un timing précis de leur formation. Le porte-parole d'AEgIS, Michael Doser, a noté que c'était la première fois qu'une formation pulsée d'antihydrogène se produisait à des moments pertinents. L'antihydrogène est et a été produit et étudié exclusivement au CERN, ce qui le rend idéal pour tester les effets de la gravité et les propriétés fondamentales de l'antimatière.

Perspectives d'avenir

Les premiers rapports de production d'antihydrogène à faible énergie remontent à 2002, grâce aux collaborations ATHENA et ATRAP. La collaboration ALPHA a progressé dans la production, la manipulation et la capture de plus grandes quantités d'antihydrogène. AEgIS a utilisé un processus « d'échange de charges » déclenché par une impulsion laser pour générer de l'antihydrogène, permettant une détermination du temps avec une incertitude d'environ 100 ns. D'autres étapes sont nécessaires pour mesurer l'influence de la gravité sur l'antimatière, notamment la formation d'un jet pulsé, l'augmentation des quantités d'antihydrogène et le refroidissement des atomes.

Dans les années à venir, les expériences ALPHA, AEgIS et GBAR prévoient de mesurer la vitesse de chute des antiatomes avec une précision de 1 %. Ces projets sont étroitement liés au nouveau synchrotron ELENA, qui produit des antiprotons de très basse énergie. Même si les physiciens estiment qu’il est peu probable que l’antimatière subisse une attraction gravitationnelle opposée à celle de la matière, des mesures précises pourraient révéler des différences subtiles.