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Les expériences aux frontières de la physique

Des chercheurs financés par l'UE ont testé les théories les plus avancées de la physique moderne en élaborant des expériences sur l'invariance de Lorentz ou la symétrie matière-antimatière.
Les expériences aux frontières de la physique
Les chercheurs travaillant dans le cadre du projet MAMLS (Matter-antimatter and Lorentz symmetry tests) voulaient en effet tester expérimentalement la symétrie matière-antimatière de l'Univers et l'invariance de Lorentz, faire progresser nos connaissances de l'Univers et découvrir de nouvelles lois physiques.

Ils ont ainsi mesuré le moment magnétique d'un proton confiné dans un piège à ions dit de Paul et Penning. Cette expérience devait permettre d'améliorer la précision de la mesure du facteur-g du proton d'au moins un ordre de grandeur.

La précision de la technique devait elle-même être améliorée de trois ordres de grandeur. Cette méthode pourrait ensuite être directement applicable à la mesure des antiprotons, la comparaison de ces deux valeurs permettant une mise à jour du rapport matière-antimatière dans l'Univers.

Les partenaires du projet ont entrepris et publié une modernisation considérable des équipements utilisés. Cette mise à jour comprend par exemple, l'installation de nouvelles électrodes pour le piège à ions, de nouveaux détecteurs axiaux et cyclotroniques ainsi qu'une nouvelle bobine supraconductrice de blindage permettant de stabiliser le champ magnétique. Des résultats importants sont ainsi espérés dès l'achèvement du projet.

Les chercheurs ont également exploré la possibilité d'utiliser des horloges atomiques pour tester la symétrie de Lorentz ou des magnétomètres atomiques hypersensibles à la recherche d'une nouvelle physique. Une collaboration avec des spécialistes théoriciens venant de différents pays a ainsi débouché sur la publication de plusieurs articles dans des journaux renommés et apporté de sérieuses limites à différents modèles sur la matière noire.

Une autre collaboration internationale a également été constituée avec un nouvel objectif. Le développement d'une toute nouvelle plateforme permettant la recombinaison déterministe d'antiprotons et de positrons avec des atomes d'anti-hydrogène sur une architecture miniaturisée.

Des études de modélisation d'une nouvelle technique de piégeage des particules chargées ont également été menées à bien et permis la soumission d'un article dans le New Journal of Physics. Cette méthode devrait permettre le piégeage des particules chargées présentant des rapports de charge sur masse très différents et donc une recombinaison plus efficace des antiprotons et des positrons.

La découverte du boson de Higgs en 2012 a confirmé les prédictions les plus importantes du modèle standard (MS) de la physique particulaire. Pourtant le modèle standard n'offre aucune explication de l'asymétrie observée dans l'univers entre la matière et l'antimatière, les travaux du projet MAMLS sont donc d'une importance cruciale. Les résultats de ces mesures extrêmement précises pourraient ainsi ouvrir une nouvelle fenêtre sur la physique des particules.

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Thèmes

Life Sciences

Mots-clés

Asymétrie matière-antimatière, invariance de Lorentz, MAMLS, facteur g du proton, piège à ions de Paul et Penning, matière noire