L'électrodynamique quantique ressemble beaucoup à la cuisson d'un gâteau, puis en essayant de démonter les ingrédients individuels. Au moins, c'est ce que le physicien Dr Ulrich Jentschura assimile au processus de création d'une équation qui peut coupler les masses prédites des particules et des antiparticules en même temps.

"C'est un peu comme essayer de démonter un gâteau aux cerises déjà cuit et de séparer ses ingrédients, " dit Jentschura, professeur de physique à l'Université des sciences et technologies du Missouri. "Vous pouvez cueillir les cerises du dessus, mais vous ne pouvez pas séparer la pâte d'œuf, farine et sucre."

Avec le financement de la National Science Foundation, Jentschura et son équipe de recherche tentent de « démonter » l'équation de Dirac, qui décrit simultanément les particules et les antiparticules – les antiparticules étant l'antimatière correspondante avec la même masse et la charge opposée des particules. Le tour de magie qui démonte le gâteau est une transformation imaginée par deux autres physiciens, Foldy et Wouthuysen, dans les années 1950. Cependant, cette astuce n'avait jamais été appliquée de manière cohérente aux particules de Dirac dans le contexte de la formulation de la gravitation d'Einstein.

En démontant l'équation, Jentschura et son équipe ont pu montrer que les particules et les antiparticules correspondantes se couplent de la même manière à la gravitation, ce qui signifie que leurs masses inertielle et gravitationnelle sont les mêmes. Si l'équation de Dirac est vérifiée, les particules et les antiparticules doivent avoir la même masse et le principe d'équivalence d'Einstein doit être valable pour l'antimatière. Cette prise de conscience a des conséquences fondamentales pour les expériences sur l'antimatière actuellement menées dans les laboratoires de physique du monde entier.

Jentschura et son équipe ont déjà étudié les effets électrodynamiques quantiques dans les atomes, et obtenu des prédictions théoriques pour les niveaux d'énergie dans l'hydrogène et le deutérium, pour lequel Jentschura a été élu membre de l'American Physical Society en 2013.

"L'électrodynamique quantique fournit beaucoup plus d'informations que la seule mécanique quantique, " dit Jentschura. " C'est comme essayer de faire des réparations à domicile sans un multi-outil, cela facilite simplement le travail."

En plus de ses recherches, Jentschura est l'auteur d'un nouveau manuel intitulé "Advanced Classical Electrodynamics, " qui sera bientôt publié par World Scientific Publishing. Il dit avoir développé le livre sur la base de ses expériences d'enseignement de l'électrodynamique aux étudiants diplômés.

"Le livre actuel que nous utilisons en classe est un vieux 1, Un texte de 000 pages à parcourir en cinq mois, " dit Jentschura. " C'est trop pour personne; vous pourriez l'étudier pendant cinq ans au lieu de mois. Espérons que le nouveau livre facilitera la classe pour les étudiants, qui classent toujours la classe comme l'une des plus redoutées à traverser."