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Une molécule transformée en mini-collisionneur pour traquer le secret de l’antimatière

 Auteur: Adam David
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Une molécule transformée en mini-collisionneur pour traquer le secret de l’antimatière
Crédit: lanature.ca (image IA)
Et si l’un des plus grands mystères de l’univers, le déséquilibre entre matière et antimatière, pouvait être exploré non pas dans un tunnel de 27 kilomètres, mais au cœur d’une simple molécule ? C’est le pari fou, et réussi, d’une équipe de physiciens du MIT. Ils ont mis au point une technique inédite qui transforme une molécule en un collisionneur de particules miniature pour sonder l’intérieur d’un noyau atomique.

  Le grand mystère de l'antimatière disparue

Le grand mystère de l'antimatière disparue
Crédit: lanature.ca (image IA)
Pour comprendre l’enjeu, il faut remonter au Big Bang. Le modèle standard de la cosmologie nous dit qu’à l’origine, matière et antimatière ont été créées en quantités parfaitement égales. Pourtant, aujourd’hui, notre univers est presque exclusivement composé de matière. Où est passée l’antimatière ? Cette question hante les physiciens, car elle suggère qu’un processus fondamental, encore inconnu, a dû rompre cette symétrie originelle.

  Un suspect inattendu : le noyau en forme de poire du radium

Un suspect inattendu : le noyau en forme de poire du radium
Crédit: lanature.ca (image IA)
La clé pourrait se cacher dans des endroits inattendus, comme le noyau de l’atome de radium. Contrairement à la plupart des noyaux, parfaitement sphériques, celui du radium a une forme de poire. Cette asymétrie géométrique est une aubaine pour les chercheurs. Ils pensent qu’elle pourrait amplifier les effets d’une violation des symétries fondamentales, la rendant enfin observable. « On prévoit que le noyau de radium amplifiera cette rupture de symétrie », confirme Ronald Fernando Garcia Ruiz, professeur au MIT. Le problème, c’est que le radium est radioactif et très instable, ce qui rend son étude diablement compliquée.

  Comment transformer une molécule en accélérateur de particules

Comment transformer une molécule en accélérateur de particules
Crédit: lanature.ca (image IA)
Face à ce défi, l’équipe a eu une idée brillante : plutôt que d’envoyer des particules sur le radium, pourquoi ne pas utiliser l’atome lui-même ? En l’intégrant dans une molécule de monofluorure de radium, ils ont créé un environnement extrême. « Le champ électrique interne auquel ses électrons sont soumis est d’un ordre de grandeur supérieur à ceux que nous pouvons produire en laboratoire », explique Silviu-Marian Udrescu, co-auteur de l’étude. En clair, la molécule comprime les électrons du radium, augmentant drastiquement la probabilité qu’ils pénètrent dans le noyau. « La molécule se comporte comme un collisionneur miniature », ajoute-t-il.

  L'électron, un messager venu du cœur de l'atome

L'électron, un messager venu du cœur de l'atome
Crédit: lanature.ca (image IA)
Pour prouver leur concept, les chercheurs ont isolé et refroidi ces molécules, avant de les sonder avec des faisceaux laser ultra-précis. Leur objectif : mesurer l’énergie des électrons. Ils ont alors détecté une infime variation, un léger décalage par rapport à ce que la théorie prévoyait. Cette différence, c’était la preuve. La signature que les électrons avaient bien interagi avec les protons et les neutrons à l’intérieur du noyau. En ressortant, ils agissaient comme des « messagers », transportant avec eux une information cruciale sur ce qui se passe au cœur de l’atome.

  vers une nouvelle cartographie du noyau atomique

vers une nouvelle cartographie du noyau atomique
Crédit: lanature.ca (image IA)
Cette expérience, publiée dans la prestigieuse revue Science, ouvre une voie royale. Pour l’instant, les noyaux étaient orientés au hasard, mais l’équipe compte aller plus loin. En refroidissant davantage les molécules et en contrôlant l’orientation de leurs noyaux, ils espèrent cartographier avec une précision inédite les forces à l’œuvre. Une cartographie qui, peut-être, révélera enfin la fameuse violation de symétrie et nous rapprochera un peu plus de la solution à l’énigme de l’antimatière.

Selon la source : trustmyscience.com

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