C'est l'un des plus grands mystères de l'univers :pourquoi y a-t-il tellement plus de matière que d'antimatière ?

Aux premiers jours de l'univers, il y avait probablement des quantités égales de chacun, mais pour une raison ou une autre, aujourd'hui, notre univers est dominé par la matière.

Cette asymétrie pourrait avoir quelque chose à voir avec le fait que la matière et l'antimatière ne se comportent pas exactement de la même manière - elles ne sont pas exactement le miroir l'une de l'autre.

Une équipe de recherche, dirigé par le professeur Jeffrey Hangst de l'Université d'Aarhus, Danemark, voulait savoir si c'était vrai. Avec l'aide de l'expérience Alpha-2 au CERN en Suisse, ils étaient capables de contenir des atomes d'antihydrogène dans un champ suffisamment long pour les mesurer.

Ils ont effectué des mesures extrêmement précises, démontrant que l'hydrogène et l'antihydrogène se comportent exactement de la même manière lorsqu'ils sont excités avec un laser.

Les résultats sont publiés dans la revue La nature .

Des mesures 100 fois plus précises

Un atome d'hydrogène régulier se compose d'un proton chargé positivement et d'un électron chargé négativement. L'antihydrogène quant à lui, se compose d'un antiproton chargé négativement et d'un positron chargé positivement, l'antiparticule d'un électron.

Les scientifiques ont réussi à mesurer la différence entre les deux états énergétiques de l'antihydrogène en 2016.

Maintenant, ils peuvent mesurer le spectre de l'antihydrogène (comment il absorbe et émet de la lumière) 100 fois plus précisément qu'il y a à peine un an et demi.

C'est tout un exploit car l'antimatière n'est pas facile à produire, attraper, ou magasin. Dès que l'antimatière rencontre la matière, ils disparaissent dans un sursaut d'énergie.

25 ans de travail payés

Les scientifiques ont maintenant découvert que l'antihydrogène et l'hydrogène nécessitent la même quantité d'énergie pour changer d'état :il faut la même quantité d'énergie pour qu'un électron ou un positron fasse un saut quantique et toute différence entre les deux est absolument infime.

Ils ont mesuré cela dans la structure hyper fine du spectre de l'antihydrogène.

"À l'époque, nous ne trouvions que la raie spectrale, mais maintenant les mesures ressemblent à ce que nous voyons lorsque nous mesurons l'hydrogène, " dit Hangst, qui y travaille depuis plus de 25 ans.

"C'est allé très vite ces dernières années - mieux que prévu. Parfois, je pense que je pourrais rêver, " il dit.

Des mesures encore plus précises en cours de route

"Mais nous n'en sommes pas encore là. Nous sommes encore loin du niveau de précision avec lequel nous pouvons mesurer l'hydrogène - par un facteur de 500, " dit Hangst.

"Mais nous savons maintenant que rien ne nous empêche d'y arriver. Cela ne prendra que quelques années à faire, " il dit.

Pour que cela se produise, ils devront mettre à niveau leur équipement. Par exemple, il faudra une horloge atomique ultra précise.

La théorie doit être testée

Ce sera une grande surprise si l'hydrogène et l'antihydrogène s'avèrent si différents, dit Jørgen Beck Hansen, un physicien subatomique expérimental de l'Institut Niels Bohr de l'Université de Copenhague, Danemark.

Outre la différence de charge, cela contredirait les meilleures théories des physiciens sur les particules et les forces.

"Si nous prenions l'univers entier, troqué la matière contre l'antimatière, l'a reflété, et laissé le temps de revenir en arrière, alors selon nos équations nous obtiendrions un univers qui ressemble à celui dans lequel nous vivons aujourd'hui, " dit Hansen, qui n'était pas impliqué dans la nouvelle étude.

"Jusqu'à ce que nous ayons retourné chaque pierre, nous ne savons pas ce que nous trouverons en dessous. Nous devrions aller aussi loin que possible pour voir la différence entre l'hydrogène et l'antihydrogène, " il dit.

"Nous, physiciens des particules, mesurons la matière et l'antimatière avec une bien plus grande précision, mais Jeff et son équipe utilisent une méthode complètement différente et mesurent des particules différentes. Cela nous donne une mesure indépendante, et c'est important. Cela pourrait révéler quelque chose que nous avons manqué avec notre méthode, " dit Hansen.

Cette histoire est republiée avec l'aimable autorisation de ScienceNordic, la source de confiance pour les nouvelles scientifiques en anglais des pays nordiques. Lisez l'histoire originale ici.