Des scientifiques de l'Université de Swansea travaillant au CERN ont publié une étude détaillant une percée dans la recherche sur l'antihydrogène.

Les scientifiques travaillaient dans le cadre de la collaboration ALPHA qui est composée de chercheurs et de groupes de plus d'une douzaine d'institutions du monde entier, avec le contingent britannique dirigé par le professeur Mike Charlton de l'Université de Swansea.

La recherche, financé par l'EPSRC, a été obtenu à l'aide d'appareils à l'installation du décélérateur d'antiprotons du CERN, et a été publié dans le La nature journal.

L'expérience

L'expérience de l'équipe ALPHA montre comment les scientifiques ont amélioré l'efficacité de la synthèse d'antihydrogène, et pour la première fois réussi à accumuler les anti-atomes, ce qui a permis une plus grande portée dans leur expérimentation.

Le professeur Charlton a déclaré :« Lorsqu'un atome excité se détend, il émet une lumière d'une couleur caractéristique, la couleur jaune des lampadaires au sodium en est un exemple quotidien. Lorsque l'atome est l'hydrogène, qui est un seul électron et un seul proton, et l'électron excité se désintègre vers l'état d'énergie le plus bas à partir d'un état plus élevé, la série discrète de lumière ultraviolette émise forme la série Lyman, qui porte le nom de Theodore Lyman qui a observé cela pour la première fois il y a plus de 100 ans.

"La présence de ces raies discrètes a aidé à établir la théorie de la mécanique quantique qui régit le monde au niveau atomique et est l'une des pierres angulaires de la physique moderne.

"La ligne Lyman-alpha est d'une importance fondamentale en physique et en astronomie. Par exemple, observations en astronomie sur la façon dont la ligne des émetteurs distants est déplacée vers des longueurs d'onde plus longues (appelées redshift), nous renseigne sur l'évolution de l'univers, et permet de tester des modèles qui prédisent son avenir"

Cette expérience est la première fois que la transition Lyman-alpha - lorsque l'électron d'hydrogène passe entre les états dits 1S et 2P, émettant ou absorbant une lumière UV d'une longueur d'onde de 121,6 nm - a été observée dans l'antihydrogène. L'antihydrogène est la contrepartie de l'antimatière à l'hydrogène, et est composé d'un seul anti-proton et d'un seul anti-électron avec cette dernière particule également connue sous le nom de positron.

Atomes excités

Pour cette expérience, les physiciens ont accumulé environ 500 atomes d'antihydrogène dans le piège. S'ils n'ont rien fait, ils pourraient contenir ces atomes pour beaucoup, de nombreux, heures sans perte. Cependant, en éclairant les atomes piégés avec différentes couleurs de lumière UV, l'équipe pourrait conduire la transition Lyman-alpha et exciter les atomes d'antihydrogène.

Ces atomes excités ne sont plus piégés dans l'appareil et, étant composé d'antimatière, s'annihilent rapidement avec la matière environnante de l'équipement et sont détectés.

Cette observation est significative car il s'agit encore d'un autre test d'une propriété de l'antihydrogène qui est en bon accord avec celle de l'hydrogène. C'est aussi une étape clé vers la production d'atomes d'antihydrogène ultra-froids, ce qui améliorera grandement la capacité de contrôle, manipuler et effectuer d'autres études de précision sur l'anti-atome.

Le professeur Charlton a déclaré :« Cela représente une autre avancée historique en physique atomique, qui devrait ouvrir la voie à la manipulation des énergies cinétiques des anti-atomes piégés

"Alors que les études se sont poursuivies à l'installation du décélérateur d'antiprotons du CERN, affiner davantage ces mesures et utiliser les techniques pour améliorer notre compréhension de l'antihydrogène grâce à la spectroscopie, l'équipe ALPHA va modifier l'appareil afin d'étudier l'effet de la gravité terrestre sur l'anti-atome. Les prochains mois seront une période passionnante pour toutes les personnes concernées."