Confinement d'un positron pendant plusieurs mois

Des physiciens sont parvenus à piéger un positron, la contrepartie antimatière de l'électron, pendant plusieurs mois à l'aide d'un piège cryogénique supraconducteur sous vide. Il s'agit d'une avancée majeure dans la recherche sur l'antimatière.

Annihilation du positron et de l'électron

Un positron peut s'annihiler avec un électron en libérant de l'énergie. Ce processus explique en partie pourquoi l'univers est dominé par la matière plutôt que par l'antimatière, même si la raison exacte de ce déséquilibre reste un mystère.

L'énigme de la matière et de l'antimatière dans l'univers

On pense que l'univers primitif a produit des quantités égales de matière et d'antimatière. Or, si cela était vrai, elles auraient dû pour la plupart s'annihiler mutuellement, ne laissant que peu de matière. Les scientifiques ignorent toujours pourquoi l'univers est tel qu'il est, avec la matière qui domine.

Des particules élémentaires pour les expériences

Les électrons et les positrons sont des particules élémentaires, contrairement aux protons, qui sont constitués de quarks. Cela en fait des candidats idéaux pour créer des environnements contrôlés afin d'étudier les symétries fondamentales, comme la violation de la symétrie charge-parité.

Isoler les positrons est complexe

Les positrons sont produits lors de processus à haute énergie et s'annihilent rapidement avec des électrons. Il est donc extrêmement difficile de les isoler, car tout contact avec des électrons entraîne leur destruction.

Production et ralentissement des positrons

Les chercheurs ont utilisé un isotope radioactif du sodium, le sodium 22, pour produire des positrons. Ces positrons, très énergétiques, ont été ralentis à l'aide d'un monocristal de tungstène, ce qui a permis de les capturer dans un piège.

Le positronium et le piège

Certains positrons ont formé un état lié avec des électrons, appelé positronium. Cet état a permis d'extraire le positron du cristal et de le placer dans un piège, qui utilisait des champs magnétiques et électriques pour le maintenir confiné.

Invariance CPT et recherches futures

La prochaine étape consiste à mesurer le moment magnétique du positron et à le comparer à celui de l'électron. S'ils sont identiques, il s'agirait de la confirmation la plus précise de l'invariance CPT dans le Modèle standard, selon le chercheur principal. Les résultats sont attendus au début de l'année prochaine.