«Toutes nos observations trouvent une symétrie complète entre la matière et l'antimatière, donc notre univers n'aurait pas dû exister», explique Christian Smorra de la collaboration BASE au centre de recherche du CERN. «Il doit y avoir une asymétrie quelque part, mais nous ne comprenons tout simplement pas où exactement. Qu'est-ce qui brise la symétrie, quelle est la source?"
La recherche continue. Jusqu'à présent, aucune différence n'a été trouvée entre les protons et les antiprotons, et cela pourrait expliquer l'existence de la matière dans notre Univers. Cependant, des physiciens en collaboration avec BASE au Centre de recherche du CERN ont pu mesurer la force magnétique des antiprotons avec une précision sans précédent. Cependant, ces données n'ont fourni aucune information sur la façon dont la matière s'est formée dans l'univers primitif, car les particules et les antiparticules auraient dû se détruire complètement.
Les dernières mesures BASE ont montré l'identité complète des protons et des antiprotons, confirmant une fois de plus le modèle standard de la physique des particules. Les scientifiques du monde entier utilisent une variété de méthodes pour trouver au moins certaines différences, de n'importe quelle ampleur. Le déséquilibre matière-antimatière dans l'Univers est l'un des sujets de discussion les plus brûlants de la physique moderne.
La collaboration multinationale BASE au CERN rassemble des scientifiques d'universités et d'instituts du monde entier. Ils comparent avec une grande précision les propriétés magnétiques des protons et des antiprotons. Le moment magnétique est un composant important des particules et peut être représenté à peu près comme l'équivalent d'un barreau magnétique miniature. Le soi-disant facteur g mesure la force du champ magnétique.
«La grande question est de savoir si l'antiproton a le même magnétisme que le proton», explique Stephan Ulmer, porte-parole du groupe BASE. "Voici un puzzle que nous devons résoudre."
La collaboration BASE a présenté des mesures de haute précision du facteur g antiproton en janvier 2017, mais les mesures actuelles sont beaucoup plus précises. La mesure actuelle de haute précision a déterminé le facteur g à neuf chiffres significatifs. Cela équivaut à mesurer la circonférence de la terre aux quatre centimètres près. La valeur 2.7928473441 (42) est 350 fois plus précise que les résultats publiés en janvier.
«Cette incroyable augmentation de la précision en si peu de temps est rendue possible par des techniques complètement nouvelles», déclare Ulmer. Les scientifiques ont d'abord pris deux antiprotons et les ont analysés à l'aide de deux pièges Penning.
Les antiprotons sont créés artificiellement au CERN et les scientifiques les stockent piégés dans une expérience. Les antiprotons de l'expérience actuelle ont été isolés en 2015 et mesurés d'août à décembre 2016. En fait, il s'agit de la plus longue période de rétention d'antimatière de tous les temps. Les antiprotons ont passé 405 jours dans un vide, dans lequel il y avait dix fois moins de particules que dans l'espace interstellaire. Un total de 16 antiprotons ont été utilisés, refroidis à presque zéro absolu.
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Le facteur g d'antiproton mesuré a été comparé au facteur g du proton, qui a été mesuré avec une précision incroyable en 2014. En fin de compte, aucune différence n'a été trouvée. Cela confirme la symétrie CPT, selon laquelle l'univers a une symétrie fondamentale entre les particules et les antiparticules.
Désormais, les scientifiques de BASE devront développer et mettre en œuvre des méthodes de mesure encore plus précise des propriétés du proton et de l'antiproton afin de trouver la réponse à la question qui intéresse tout le monde.