Une constante physique, qui est d'une grande importance pour la recherche fondamentale, doit maintenant être re-mesuré, avec une précision bien plus élevée que jamais.

Certaines valeurs numériques définissent les propriétés de base de notre univers. Ils sont comme ils sont, et personne ne peut dire pourquoi. Ceux-ci inclus, par exemple, la valeur de la vitesse de la lumière, la masse de l'électron, ou les constantes de couplage qui définissent la force des forces de la nature.

L'une de ces constantes de couplage, la "constante de couplage vecteur axial faible" (en abrégé gA), est désormais mesurée avec une très grande précision. Cette constante est nécessaire pour expliquer la fusion nucléaire dans le soleil, comprendre la formation des éléments peu après le Big Bang, ou pour comprendre des expériences importantes en physique des particules. Avec l'aide d'expériences neutroniques sophistiquées, la valeur de la constante de couplage gA a maintenant été déterminée avec une précision de 0,04 % Le résultat a maintenant été publié dans la revue Lettres d'examen physique .

Quand les particules changent

Il y a quatre forces fondamentales dans notre univers :l'électromagnétisme, force nucléaire forte et faible, et la gravité. "Pour calculer ces forces, nous devons connaître certains paramètres qui déterminent leur force - et surtout dans le cas d'interaction faible, c'est une affaire compliquée, " explique le professeur Hartmut Abele de l'Institut de physique atomique et subatomique de la TU Wien (Vienne). L'interaction faible joue un rôle crucial lorsque certaines particules sont transformées en d'autres, par exemple, lorsque deux protons fusionnent en un noyau solaire et que l'un d'eux devient un neutron. Pour analyser de tels processus, la « constante de couplage vecteur axial faible » gA doit être connue.

Il y a eu différentes tentatives pour mesurer gA. « Pour certains d'entre eux, cependant, des corrections systématiques s'imposaient. Des facteurs perturbateurs majeurs peuvent modifier le résultat jusqu'à 30 pour cent, " dit Hartmut Abele.

Un principe de mesure différent appelé PERKEO a été développé dans les années 1980 à Heidelberg par le professeur Dirk Dubbers. Hartmut Abele est impliqué depuis de nombreuses années dans les travaux sur les détecteurs PERKEO, il a lui-même développé « PERKEO 2 » dans le cadre de sa thèse. Il travaille avec son ancien élève, le professeur Bastian Märkisch de la TU Munich et Torsten Soldner de l'Institut Laue-Langevin à Grenoble pour améliorer considérablement la mesure. Avec "PERKEO 3, " de nouvelles mesures sont désormais réalisées à Grenoble, dépassant de loin toutes les expériences précédentes en termes de précision.

Le détecteur PEREKO analyse les neutrons, qui se désintègrent en protons et émettent un neutrino et un électron. "Cette émission d'électrons n'est pas parfaitement symétrique, " explique Hartmut Abele. " D'un côté, un peu plus d'électrons sont émis que sur l'autre - cela dépend de la direction de spin du neutron. c'est-à-dire la différence du nombre d'électrons dans les deux directions, on peut alors en déduire directement la valeur de la constante de couplage gA.

Du Big Bang au CERN

Dans de nombreux domaines de la physique moderne, il est très important de connaître la valeur précise de la constante de couplage gA :environ une seconde après le big bang, « la nucléosynthèse primordiale » a commencé—formant les premiers éléments. Le rapport des éléments créés à ce moment-là dépend (entre autres) de gA. Ces premières secondes de nucléosynthèse déterminent la composition chimique de l'univers aujourd'hui. Aussi, le grand mystère de la relation entre la matière noire et la matière ordinaire est lié à cette constante de couplage. Durer, mais pas des moindres, il est crucial pour augmenter la précision des expériences à grande échelle, comme les collisions de particules au CERN.