Des chercheurs réalisent la première manipulation d’antimatière au monde par laser

Des chercheurs de la collaboration ALPHA basée au CERN ont annoncé la première manipulation d’antimatière au laser au monde, exploitant un système laser fabriqué au Canada pour refroidir un échantillon d’antimatière jusqu’à un zéro absolu. La réalisation, détaillée dans un article publié aujourd’hui et en couverture de la revue La nature, modifiera considérablement le paysage de la recherche sur l’antimatière et fera progresser la prochaine génération d’expériences.

L’antimatière est l’équivalent d’un autre monde de la matière; il présente des caractéristiques et des comportements presque identiques mais a une charge opposée. Parce qu’ils s’annihilent au contact de la matière, les atomes d’antimatière sont exceptionnellement difficiles à créer et à contrôler dans notre monde et n’avaient encore jamais été manipulés avec un laser.

«Les résultats d’aujourd’hui sont l’aboutissement d’un programme de recherche et d’ingénierie de plusieurs années, mené à l’UBC mais soutenu par des partenaires de partout au pays», a déclaré Takamasa Momose, chercheur à l’Université de la Colombie-Britannique (UBC) au sein de l’équipe canadienne de l’ALPHA (ALPHA- Canada) qui a dirigé le développement du laser. « Avec cette technique, nous pouvons aborder des mystères de longue date comme: » Comment l’antimatière réagit-elle à la gravité? L’antimatière peut-elle nous aider à comprendre les symétries en physique? « . Ces réponses peuvent fondamentalement modifier notre compréhension de notre Univers. »

Depuis son introduction il y a 40 ans, la manipulation laser et le refroidissement d’atomes ordinaires ont révolutionné la physique atomique moderne et permis plusieurs expériences Nobel. Les résultats en La nature marquent le premier exemple de scientifiques appliquant ces techniques à l’antimatière.

En refroidissant l’antimatière, les chercheurs pourront effectuer une variété de tests de précision pour étudier plus en détail les caractéristiques de l’antimatière, y compris des expériences susceptibles de mettre en lumière les symétries fondamentales de notre Univers. Ces tests pourraient offrir des indices sur les raisons pour lesquelles l’Univers est constitué principalement de matière et non à parts égales de matière / antimatière, comme le prédisent les modèles du Big Bang.

«C’était un peu un rêve fou de manipuler de l’antimatière avec un laser», a déclaré Makoto Fujiwara, porte-parole d’ALPHA-Canada, scientifique de TRIUMF et promoteur initial de l’idée de refroidissement par laser. « Je suis ravi que notre rêve soit enfin devenu réalité grâce à un travail d’équipe formidable de scientifiques canadiens et internationaux. »

La manipulation laser de l’antimatière ouvre également la porte à une variété d’innovations physiques de pointe. Momose et Fujiwara dirigent maintenant un nouveau projet canadien, baptisé HAICU, pour développer de nouvelles techniques quantiques pour les études sur l’antimatière. « Mon prochain rêve est de faire une » fontaine « d’anti-atomes en jetant l’antimatière refroidie par laser dans l’espace libre. Si cela est réalisé, cela permettrait une toute nouvelle classe de mesures quantiques qui étaient auparavant impensables », a déclaré Fujiwara. «De plus, nous sommes sur le point de pouvoir fabriquer les premières molécules d’antimatière au monde en joignant des anti-atomes à l’aide de notre technologie de manipulation laser», a déclaré Momose.

Les résultats marquent un tournant décisif pour le programme de recherche sur l’antimatière de plusieurs décennies d’ALPHA, qui a commencé avec la création et le piégeage de l’antihydrogène pour un record mondial de mille secondes en 2011. La collaboration a également fourni un premier aperçu du spectre de l’antihydrogène en 2012, mis en place des garde-corps limitant l’effet de la gravité sur l’antimatière en 2013, et a présenté un pendant de l’antimatière à un phénomène spectroscopique clé en 2020.

Fourni par TRIUMF