#antimatière

[sadounart]

La Baryogenèse

Introduction à la Matière et à l’Antimatière La matière et l’antimatière sont des concepts fondamentaux en physique, représentant deux formes opposées de particules. La matière compose tout ce qui nous entoure, tandis que l’antimatière est constituée de particules ayant la même masse que celles de la matière, mais des charges opposées. Lorsqu’elles se rencontrent, matière et antimatière s’annihilent mutuellement en libérant de l’énergie.

Preuves Observationnelles de l’Asymétrie Matière-Antimatière L’univers présente une asymétrie marquée entre matière et antimatière. Les observations montrent qu’à ses débuts, l’univers contenait un léger excès de matière par rapport à l’antimatière. C’est cet excès qui a permis la prédominance de la matière que nous observons aujourd’hui. Cette asymétrie est essentielle : une présence significative d’antimatière entraînerait des événements d’annihilation, empêchant la formation de matière stable.

Cadre Théorique : La Baryogenèse Le processus expliquant l’asymétrie matière-antimatière est appelé baryogenèse. Ce cadre théorique décrit la génération d’un déséquilibre entre matière et antimatière dans l’univers primordial. Les conditions de Sakharov définissent les critères nécessaires à la baryogenèse : violation du nombre baryonique, violation des symétries C et CP, et interactions hors équilibre thermique. Ces conditions sont cruciales pour comprendre pourquoi la matière domine dans l’univers.

Violation CP et Son Rôle La violation CP, c’est-à-dire la violation de la symétrie combinée de conjugaison de charge (C) et de parité (P), joue un rôle central dans la création de l’asymétrie. Des expériences en laboratoire ont démontré que la conservation CP n’est pas une loi fondamentale de la nature. Cette violation rend possible un léger excès de matière sur l’antimatière, condition nécessaire à l’univers tel que nous le connaissons aujourd’hui.

L’Antimatière en Théorie Quantique des Champs Dans le cadre de la théorie quantique des champs algébrique, le concept d’antimatière va au-delà de celui d’antiparticule. Les antiparticules sont des exemples spécifiques d’antimatière, mais la notion d’antimatière englobe une compréhension plus large. Cela permet d’explorer les propriétés fondamentales de l’antimatière dans différents systèmes théoriques.

Progrès Expérimentaux et Recherches Futures Les progrès récents en physique expérimentale ont permis la production et la conservation d’antimatière froide, comme l’antihydrogène, dans des installations telles que le CERN. Ces expériences visent à tester la symétrie entre matière et antimatière, et à étudier l’effet de la gravité sur les antiparticules. Les recherches futures pourraient révéler des différences fondamentales encore inconnues entre matière et antimatière.

Modèles de Gravité Quantique et Ensembles Causaux Les modèles de gravité quantique, comme le processus de croissance séquentielle quantique (QSGP), offrent une autre perspective sur l’asymétrie. Ces modèles décrivent l’évolution des ensembles causaux, classés en matière pure, antimatière pure ou mixte. L’asymétrie observée dans ces modèles pourrait expliquer la prédominance actuelle de la matière dans l’univers.

Conclusion L’asymétrie matière-antimatière demeure l’une des énigmes les plus fascinantes de la physique. Grâce aux observations, aux cadres théoriques comme la baryogenèse et aux avancées expérimentales, les scientifiques continuent de percer les mystères de la domination de la matière. Comprendre cette asymétrie éclaire non seulement la nature fondamentale de notre univers, mais ouvre aussi de nouvelles voies pour la recherche en physique des particules et en cosmologie.

[hcdahlem]

L’été en poche (25): La Trilogie baryonique

Dans ce roman de science-fiction, Pierre Raufast raconte la tentative de sauvetage d'un équipage bloqué dans un trou noir en 2173. L'occasion d'ausculter l'état de notre planète et d'imaginer les progrès scientifiques. Passionnant!

En 2 mots: Pour la première fois depuis bien longtemps, en 2173, un problème survient sur un vaisseau Orca: Slow et Sara se retrouvent prises au piège derrière un trou noir. Fort heureusement un second vaisseau est dans les parages. Youri et Tom vont tenter de venir au secours de leurs collègues. Ma note ★★★★ (j’ai adoré) Si vous voulez en savoir plus… Ma chronique complète publiée lors de la…

[energiologue]

DE LA FLEUR DE VIE AU CUBE MÉTATRONIQUE

. . VOUS POUVEZ ENTENDRE CE TEXTE EN CLIQUANT SUR LE LIEN CI-DESSUS . L’histoire de la Fleur de Vie nous transporte à des éons lointains, peut-être jusqu’aux origines mêmes de la Création. Elle nous invite à poser un regard vaste et systémique sur l’empreinte qu’elle a laissée au cœur de nos sociétés, quelles qu’elles soient à travers le temps. Cette figure emblématique s’inscrit dans les…

[leibal]

The Antimatière Collection by Studio HAOS is a meticulously curated ten-piece set featuring an armchair, bench, coffee table, console, daybed, table, shelf, wall lights, desk, and vase. Unveiled at the inaugural edition of CONTRIBUTIONS 2023 in Paris, this collection marks the studio’s fifth since its founding in 2017

[lonesomemao]

QUEL HEURT EST-IL ?

Ukraine 42

Enfer en 1942

C'est choquant

Fin du nazi ange armement

Un mental résistant

Predator démon

Le rouge brun Predator

Se cassant

Staline est gagnant

Victoire de Stalingrad

Contre-offensive soviétique

En même temps

Un ciel Européen

En Démon avançant

1945 CNR univers

A sa tête les Démons

Internet fin des dictateurs de droite

Terre

On fait confiance

A Staline le Père

Et à l'est com à l'ouest

Héritage technologique d'Hitler

Essentiellement saint-esprit antimatière

Ukraine 56

Khrouchtchev-Hitler

Le Juif retourne dans la nuit

Ukraine 2025

Dans la nuit

Qu'est la guerre

Predator Escalator

Un président Zeliensky tue le führer

Ukraine univert

Berlin centrum

Argent mercenaure

De là-haut on rompt

Les mercenaires russes

Bientôt sans pognon

Ukraine 42

Europe nouvelle

Fin du nazisme pro-allemand

Les petits hommes verts

Se mettent à rire

Com des enfants

Hulk-Reine

Mille soleils

Pays d'Inna et des Femens

Dimanche 18 mai 2025

[univers-espace]

L’antimatière est l’un des plus grands mystères de la physique moderne. Théorisée en 1928 par Paul Dirac, elle aurait dû exister en quantités égales avec la matière après le Big Bang. Pourtant, lorsque nous observons l’univers, nous ne voyons que de la matière ordinaire : galaxies, étoiles, planètes… Mais alors, où est passée l’antimatière ?

Déjà répondre à cette question, qu’est-ce que l’antimatière ?

L’antimatière est une forme de matière où chaque particule possède une contrepartie opposée. Ces particules d’antimatière ont la même masse que leur équivalent de matière, mais une charge électrique inversée.

Quelques exemples :

* L’électron (charge négative, e⁻) → a pour antiparticule le positron (charge positive, e⁺).

* Le proton (charge positive, p⁺) → a pour antiparticule l’antiproton (charge négative, p⁻).

* Le neutron (neutre) → a pour antiparticule l’antineutron (également neutre, mais avec une composition différente de quarks et d’antiquarks).

Lorsque la matière et l’antimatière entrent en contact, elles s’annihilent mutuellement, se transformant en une immense quantité d’énergie sous forme de photons gamma. C’est ce phénomène d’annihilation qui rend l’antimatière particulièrement intéressante en physique fondamentale et potentiellement exploitable pour des technologies futuristes.

L’existence de l’antimatière a été prédite en 1928 par Paul Dirac, qui cherchait à unifier la mécanique quantique et la relativité restreinte. Son équation, connue sous le nom d’équation de Dirac, prédisait l’existence de particules ayant une charge opposée à celle des électrons.

Quelques années plus tard, en 1932, Carl Anderson découvre expérimentalement le positron, une particule identique à l’électron mais de charge positive. Il observe cette particule dans les rayons cosmiques en utilisant une chambre à brouillard. Cette découverte révolutionnaire confirme l’existence de l’antimatière et lui vaut le prix Nobel de physique en 1936.

L’antiproton et l’antineutron sont, quant à eux, découverts plus tard en 1955 et 1956 au Berkeley Radiation Laboratory, en Californie.

D’après les modèles cosmologiques actuels, le Big Bang aurait créé autant de matière que d’antimatière. Pourtant, aujourd’hui, l’univers semble entièrement constitué de matière, sans grandes quantités d’antimatière détectées.

Si l’antimatière était aussi abondante que la matière, il existerait des galaxies entières composées d’antimatière, mais nous n’observons aucun signal caractéristique d’annihilation à grande échelle.

Les physiciens pensent donc qu’un phénomène inconnu a provoqué un déséquilibre fondamental entre matière et antimatière dans les premières fractions de seconde après le Big Bang. Ce phénomène est appelé violation de la symétrie CP (Charge-Parité).

Des expériences comme celles menées au CERN, notamment avec l’expérience LHCb, cherchent à comprendre pourquoi certaines réactions entre particules et antiparticules ne sont pas parfaitement symétriques.

Où trouve-t-on encore de l’antimatière ?

Même si elle est rare, l’antimatière n’a pas totalement disparu :

Dans les rayons cosmiques : des positrons et antiprotons sont régulièrement détectés en haute atmosphère. Dans certains phénomènes astrophysiques : des émissions de positrons sont observées près des pulsars et des trous noirs. Dans les laboratoires : au CERN, on produit et étudie de l’antihydrogène (un anti-proton et un positron).

Dans le corps humain ! Oui, notre corps produit de l’antimatière : lors de la désintégration du potassium-40 (présent naturellement dans notre organisme), des positrons sont émis.

L’antimatière pourrait révolutionner plusieurs domaines scientifiques et technologiques :

L’un des usages les plus concrets de l’antimatière aujourd’hui est médical. La technologie PET utilise des positrons pour détecter des tumeurs et anomalies dans le corps humain.

Un autre usage concerne l'Énergie : l'antimatière serait une source d’énergie ultra-puissante

L’annihilation matière-antimatière libère 100% de l’énergie contenue dans la masse des particules (contre seulement 0,1% pour une réaction nucléaire).

Cependant, produire et stocker l’antimatière reste extrêmement difficile et coûteux. Aujourd’hui, 1 gramme d’antimatière coûterait environ 62 500 milliards de dollars à produire !

Autre usage le voyage spatial : un moteur à antimatière est-il possible ?

En théorie, un moteur basé sur l’annihilation matière-antimatière aurait une efficacité bien supérieure aux moteurs chimiques ou nucléaires. La NASA et d’autres agences spatiales ont étudié cette possibilité, mais nous sommes encore très loin de pouvoir en fabriquer un.

Pour finir, il faut savoir que l’énigme reste entière. L’antimatière fascine autant qu’elle intrigue. Sa découverte a bouleversé notre compréhension de la physique, et son absence dans l’univers observable reste l’un des plus grands mystères scientifiques. Pourquoi l’univers a-t-il privilégié la matière ? Où est passée l’antimatière ? Des réponses pourraient émerger dans les prochaines décennies grâce aux expériences menées au LHC et aux observations astrophysiques.

L’antimatière n’est peut-être pas seulement un mystère à résoudre, mais aussi une clé pour comprendre les lois fondamentales de l’univers… et pourquoi nous existons.

Crédit photo source NASA. (Vue d'artiste de la comète « ordinaire »Tempel 1 en lumière visible (à gauche) et en infrarouges (à droite).)

[pdj-france]

De nouvelles mesures du télescope japonais Subaru ont aidé les chercheurs à étudier le problème de l'asymétrie matière-antimatière. Javier Zayas Photographie / Moment via GettyQuand des physiciens théoriciens comme moi disent que nous étudions pourquoi l'univers existe, nous parlons comme des philosophes. Mais de nouvelles données recueillies par des chercheurs utilisant le télescope japonais Subaru ont révélé des informations sur cette question. Le télescope japonais Subaru, situé sur le Mauna Kea à Hawaï. Panorama/Wikimedia Commons, CC BY-ND Le Big Bang a donné le coup d'envoi à l'univers tel que nous le connaissons il y a 13,8 milliards d'années. De nombreuses théories en physique des particules suggèrent que pour toute la matière créée à la conception de l'univers, une quantité égale d'antimatière aurait dû être créée à ses côtés. L'antimatière, comme la matière, a une masse et occupe de l'espace. Cependant, les particules d'antimatière présentent les propriétés opposées de leurs particules de matière correspondantes. Lorsque des morceaux de matière et d'antimatière entrent en collision, ils s'annihilent dans une puissante explosion, ne laissant derrière eux que de l'énergie. La chose déroutante à propos des théories qui prédisent la création d'un équilibre égal de matière et d'antimatière est que si elles étaient vraies, les deux se seraient totalement anéanties, laissant l'univers vide. Il devait donc y avoir plus de matière que d'antimatière à la naissance de l'univers, parce que l'univers n'est pas vide – il est plein de choses faites de matière comme les galaxies, les étoiles et les planètes. Un peu d'antimatière existe autour de nous, mais c'est très rare. En tant que physicien travaillant sur les données Subaru, je m'intéresse à ce soi-disant problème d'asymétrie matière-antimatière. Dans notre étude récente, mes collaborateurs et moi avons découvert que la nouvelle mesure par le télescope de la quantité et du type d'hélium dans les galaxies lointaines pourrait offrir une solution à ce mystère de longue date. Après le Big Bang Dans les premières millisecondes après le Big Bang, l'univers était chaud, dense et plein de particules élémentaires comme des protons, des neutrons et des électrons nageant dans un plasma. Également présents dans ce pool de particules se trouvaient des neutrinos, qui sont de très petites particules interagissant faiblement, et des antineutrinos, leurs homologues de l'antimatière. Le Big Bang a créé des particules fondamentales qui constituent d'autres particules comme les protons et les neutrons. Les neutrinos sont un autre type de particule fondamentale. Alfred Pasieka/Photothèque scientifique via Getty Images Les physiciens pensent qu'une seconde seulement après le Big Bang, les noyaux d'éléments légers comme l'hydrogène et l'hélium ont commencé à se former. Ce processus est connu sous le nom de nucléosynthèse du Big Bang. Les noyaux formés étaient composés d'environ 75 % de noyaux d'hydrogène et de 24 % de noyaux d'hélium, plus de petites quantités de noyaux plus lourds. La théorie la plus largement acceptée par la communauté des physiciens sur la formation de ces noyaux nous dit que les neutrinos et les antineutrinos ont joué un rôle fondamental dans la création, en particulier, des noyaux d'hélium. La création d'hélium dans l'univers primitif s'est déroulée en deux étapes. Premièrement, les neutrons et les protons se sont convertis de l'un à l'autre dans une série de processus impliquant des neutrinos et des antineutrinos. Lorsque l'univers s'est refroidi, ces processus se sont arrêtés et le rapport protons/neutrons a été établi. En tant que physiciens théoriciens, nous pouvons créer des modèles pour tester comment le rapport des protons aux neutrons dépend du nombre relatif de neutrinos et d'antineutrinos dans l'univers primitif.

Si plus de neutrinos étaient présents, alors nos modèles montrent plus de protons et moins de neutrons existeraient en conséquence. Lorsque l'univers s'est refroidi, de l'hydrogène, de l'hélium et d'autres éléments se sont formés à partir de ces protons et neutrons. L'hélium est composé de deux protons et de deux neutrons, et l'hydrogène n'est qu'un proton et aucun neutron. Ainsi, moins il y aurait de neutrons disponibles dans l'univers primitif, moins il y aurait de production d'hélium. Étant donné que les noyaux formés lors de la nucléosynthèse du Big Bang peuvent encore être observés aujourd'hui, les scientifiques peuvent déduire combien de neutrinos et d'antineutrinos étaient présents au début de l'univers. Pour ce faire, ils étudient spécifiquement les galaxies riches en éléments légers comme l'hydrogène et l'hélium. Dans une série de collisions de particules à haute énergie, des éléments comme l'hélium se forment dans l'univers primitif. Ici, D représente le deutérium, un isotope de l'hydrogène avec un proton et un neutron, et γ représente les photons, ou particules légères. Dans la série de réactions en chaîne illustrées, les protons et les neutrons fusionnent pour former du deutérium, puis ces noyaux de deutérium fusionnent pour former des noyaux d'hélium. Anne-Katherine Burns Un indice sur l'hélium L'année dernière, la collaboration Subaru - un groupe de scientifiques japonais travaillant sur le télescope Subaru - a publié des données sur 10 galaxies éloignées de la nôtre qui sont presque exclusivement composées d'hydrogène et d'hélium. En utilisant une technique qui permet aux chercheurs de distinguer différents éléments les uns des autres en fonction des longueurs d'onde de la lumière observées dans le télescope, les scientifiques de Subaru ont déterminé exactement la quantité d'hélium présente dans chacune de ces 10 galaxies. Surtout, ils ont trouvé moins d'hélium que ne le prévoyait la théorie précédemment acceptée. Avec ce nouveau résultat, mes collaborateurs et moi avons travaillé à rebours pour trouver le nombre de neutrinos et d'antineutrinos nécessaires pour produire l'abondance d'hélium trouvée dans les données. Repensez à votre cours de mathématiques de neuvième année lorsqu'on vous a demandé de résoudre pour "X" dans une équation. Ce que mon équipe a fait était essentiellement la version la plus sophistiquée de cela, où notre "X" était le nombre de neutrinos ou d'antineutrinos. La théorie précédemment acceptée prévoyait qu'il devrait y avoir le même nombre de neutrinos et d'antineutrinos dans l'univers primitif. Cependant, lorsque nous avons peaufiné cette théorie pour nous donner une prédiction qui correspondait au nouvel ensemble de données, nous avons constaté que le nombre de neutrinos était supérieur au nombre d'antineutrinos. Qu'est-ce que tout cela veut dire? Cette analyse de nouvelles données de galaxies riches en hélium a une conséquence de grande portée : elle peut être utilisée pour expliquer l'asymétrie entre la matière et l'antimatière. Les données de Subaru nous dirigent directement vers une source de ce déséquilibre : les neutrinos. Dans cette étude, mes collaborateurs et moi avons prouvé que cette nouvelle mesure de l'hélium est cohérente avec le fait qu'il y avait plus de neutrinos que d'antineutrinos dans l'univers primitif. Grâce à des processus de physique des particules connus et probables, l'asymétrie dans les neutrinos pourrait se propager en une asymétrie dans toute la matière. Le résultat de notre étude est un type de résultat courant dans le monde de la physique théorique. Fondamentalement, nous avons découvert une manière viable de produire l'asymétrie matière-antimatière, mais cela ne signifie pas qu'elle a définitivement été produite de cette manière. Le fait que les données correspondent à notre théorie est un indice que la théorie que nous avons proposée pourrait être la bonne, mais ce fait à lui seul ne signifie pas qu'elle l'est.

Alors, ces minuscules petits neutrinos sont-ils la clé pour répondre à la question séculaire : « Pourquoi quelque chose existe-t-il ? » Selon cette nouvelle recherche, ils pourraient bien l'être. Anne-Katherine Burns ne travaille pas pour, ne consulte pas, ne détient pas d'actions ou ne reçoit de financement d'aucune entreprise ou organisation qui bénéficierait de cet article, et n'a divulgué aucune affiliation pertinente au-delà de sa nomination universitaire. Source

[sadounart]

Rencontre de la matière et de l'antimatière

La matière et l’antimatière sont des ensembles de particules formant des paires ayant la même masse mais des charges électriques opposées. Par exemple, un électron (charge négative) et un positron (charge positive), ou un proton (positif) et un antiproton (négatif).

Lorsque la matière et l’antimatière entrent en collision, les particules s’annihilent mutuellement, libérant une énorme quantité d’énergie. Selon les particules impliquées dans la collision, il peut y avoir non seulement une libération massive d’énergie, mais aussi la création de nouvelles particules différentes (comme des neutrinos ou divers types de quarks – voir la figure ci-dessous). Ces nouvelles particules auront une masse inférieure à celle des particules d’origine, en vertu de la loi de conservation de l’énergie et de la célèbre équation d’Einstein 

une partie de l’énergie devient de la chaleur et de la lumière, et une autre partie forme ces nouvelles particules.

L’antimatière est présente tout autour de nous – par exemple, les bananes émettent de l’antimatière. Cela vient du fait qu’elles contiennent un isotope particulier du potassium (le potassium-40), qui subit une désintégration radioactive en libérant un positron toutes les 75 minutes. Mais ce positron est très rapidement annihilé par un électron environnant.

En réalité, produire et conserver artificiellement de l’antimatière est une tâche difficile et coûteuse. Les accélérateurs de particules, comme le Grand collisionneur de hadrons (LHC) du CERN à Genève, font entrer des particules en collision pour créer de l’antimatière – mais cela coûte des milliards pour ne produire que de minuscules quantités, qui sont extrêmement difficiles à conserver car elles sont rapidement détruites en rencontrant de la matière.

De la même manière que les particules composent la matière (comme les éléments chimiques) – par exemple, l’hydrogène est formé d’un proton et d’un électron – les antiparticules composent l’antimatière – un positron et un antiproton forment ainsi de l’antihydrogène. En théorie, on peut avoir de l’anti-tout : anti-hélium, anti-oxygène, anti-carbone, anti-éléphant, anti-Terre. Nous vivons dans un univers dominé par la matière. Mais qui sait quels secrets pourrait renfermer un hypothétique anti-univers, et ce qu’une collision entre un éléphant et un anti-éléphant pourrait produire !

Collision matière-antimatière Les collisions entre matière et antimatière produisent des résultats différents selon les particules de départ. Lorsque les électrons et positrons s’annihilent, ils génèrent des rayons gamma. Les protons sont constitués de quarks (et les antiprotons d’antiquarks), donc ces collisions impliquent des interactions de particules beaucoup plus complexes.

[hcdahlem]

Le Dôme de la méduse

Quel plaisir de retrouver Pierre Raufast au meilleur de sa forme pour clôturer sa trilogie baryonique. Dans cet ultime volet, l'équipage de l'Orca s'apprête à rentrer sur terre avec quelques révélations sensationnelles dans ses bagages.

    En deux mots Après avoir mis hors d’état de nuire le traître qui sévissait dans leur vaisseau, les rescapés de l’Orca s’apprêtent à rentrer au bercail. Dans leurs bagages, ils ont des enregistrements à décrypter. Et peut-être la preuve d’une existence extra-terrestre. La tension est à son comble. Ma note ★★★★ (j’ai adoré) Ma chronique Le message de l’au-delà Quel plaisir de retrouver Pierre…

[stephphs]

Stephane Salvi, Antimatière 2020

[ca-se-passe-la-haut]

Axions : Superbes avancées expérimentales et théoriques

L'axion, ou boson de Peccei-Quinn, est un candidat très sérieux pour être la particule de matière noire tant recherchée. De nombreuses équipes partout dans le monde travaillent à sa détection, tandis que des théoriciens creusent le modèle théorique proposé en 1977. Aujourd'hui, une équipe d'expérimentateurs coréens publie ses premiers résultats pour une plage de masse autour de 6,7 µeV en atteignant une sensibilité record, tandis que deux théoriciens américain et japonais démontrent que champ quantique associé à l'axion, en plus de la non violation de la symétrie CP dans l’interaction forte pour laquelle il avait été imaginé, peut aussi expliquer l'asymétrie matière/antimatière, en plus de la matière noire... Deux études parues dans le même numéro de Physical Review Letters.   

Soohyung Lee (Institute for Basic Science, Daejeon) et ses collègues de la collaboration CAPP (Center for Axion and Precision Physics Research) ont développé un détecteur d'axions depuis environ deux ans. Ce détecteur est ce qu'on appelle un haloscope, un système de petite dimension fondé sur l'utilisation d'un champ magnétique très puissant utilisant un refroidissement poussé et une cavité résonante micro-onde. Le principe de détection de la plupart des expériences de détection de l'axion de par le monde est presque toujours le même : il est fondé sur le fait que les axions doivent se transformer spontanément en photons lorsqu'ils passent dans un champ magnétique. 

Les photons produits par les axions ont une énergie directement liée à la masse de l'axion, dont on sait qu'elle devrait être très faible, inférieure à 1 milli-électron-volt. Pour des photons de ces énergies, on parle plutôt en fréquence de l'onde électromagnétique correspondante (rappelons que l'énergie est directement proportionnelle à la fréquence via la constante de Planck h). Des micro-eV ou des millieV correspondent au domaine des micro-ondes.

Pour faciliter la conversion d'axions en photons micro-ondes, les chercheurs coréens utilisent un énorme champ magnétique de 8 Teslas produit par un aimant supraconducteur refroidi à 50 mK grâce à un cryostat à dilution. Le signal micro-onde, très faible doit ensuite être amplifié par une cavité résonante sur laquelle la fréquence de résonance peut être ajustée. C'est en changeant lentement la fréquence de résonance de la cavité que les chercheurs peuvent balayer une plage de masse équivalente pour l'axion. Une détection avec certitude peut-être obtenue à partir de la détection d'un petit flash de 100 photons par seconde. 

Le détecteur, nommé CAPP-8TB (rapport à l'intensité du champ magnétique de 8T) a permis aux physiciens de scanner une plage comprise entre 1,6 et 1,65 GHz, ce qui correspond à une masse pour l'axion comprise entre 6,62 et 6,82 µeV. Les chercheurs n'ont évidemment pas trouvé d'axions (le titre de ce billet aurait différent, vous vous en doutez), mais ils parviennent à une telle sensibilité en seulement trois mois de run effectif qu'ils atteignent pour la première fois dans cette plage de masse la zone prédite théoriquement pour être la plus probable dans l'espace bi-dimensionnel décrivant la force du couplage axions/photons et la masse de l'axion. Autrement dit, le détecteur CAPP-8TB est suffisamment efficace pour explorer la zone théorique où devrait se cacher l'axion. Les chercheurs coréens prévoient dans un premier temps de scanner les fréquences comprises entre 1 et 10 GHz, puis ensuite entre 10 et 25 GHz, en adaptant la dimension de leur cavité résonante, qui est directement liée à la fréquence qui peut être étudiée. Ils pourraient ainsi scanner l'espace des paramètres jusqu'à une masse de 100 µeV.

La plage de masse explorée aujourd'hui par Lee et ses collaborateurs est encore très petite mais le détecteur ne fonctionne pleinement que depuis quelques mois, et d'autres expériences ont été montées pour explorer d'autres plages de fréquence (et donc de masse). Seules deux autres expériences dans le monde, toutes deux américaines, ont réussi à atteindre une sensibilité suffisante pour mordre sur la zone théorique. Parmi elles, l'expérience ADMX est certainement celle qui a pris le plus d'avance aujourd'hui pour des masses comprises entre 2 et 3 µeV. La seconde, nommée Haystac explore des masses aux alentours de 20 µeV. 

Même si la masse des axions peut sembler ridiculement faible, très inférieure à la masse des neutrinos, leur quantité serait si importante dans l'Univers qu'ils pourraient expliquer à eux seul le phénomène de matière noire qui est observé à grande échelle dans les galaxies et les amas de galaxies. Lorsque Roberto Peccei and Helen Quinn ont proposé en 1977 la symétrie qui porte désormais leur nom et que très vite Frank Wilczek et Steven Weinberg ont montré que le processus devait être associé à une nouvelle particule qui fut appelée axion, on ne parlait pas encore massivement du problème de la masse manquante des galaxies. Cette nouvelle symétrie et ce nouveau boson ont été imaginés avant tout pour résoudre le problème de la non violation de la symétrie de Charge-Parité (CP) dans les quarks (l'interaction forte qui les lie entre eux). Ce n'est que quelques années plus tard, dans les années 1980 qu'on s'est rendu compte que les axions, avec leur petite masse, pouvaient eux aussi participer à la matière noire, en plus des particules supersymétriques de type WIMP ou des neutrinos de 4ème génération.

La symétrie CP est la symétrie qui transforme les lois physiques lorsqu'on interchange les particules par leurs antiparticules (symétrie de charge C) et qu'on prend leur image inversée par un miroir (symétrie de parité P). La théorie de l'interaction nucléaire forte, la chromodynamique quantique, permet que la symétrie CP soit violée, comme ce qui est observé dans l'interaction nucléaire faible. Or une telle violation de CP n'a jamais été observée dans l'interaction forte. L'axion, et le mécanisme théorique de Peccei-Quinn, résolvent complètement ce problème qui est sans solution depuis près de 50 ans. Encore faut-il détecter le premier axion... Malheureusement, les modèles théoriques qui ont été développés suite aux travaux pionniers des physiciens italiens et américains ne prédisent pas quelle doit être la masse exacte de l'axion ni la force de son couplage avec les photons : l'une dépend de l'autre. Pour trouver l'axion, il faut donc parcourir inlassablement l'espace de ces deux paramètres.

Mais les théoriciens travaillent toujours aujourd'hui sur différents modèles dérivés du mécanisme de Peccei-Quinn.  Et par un heureux hasard, dans le même numéro de Physical Review Letters où les chercheurs de la collaboration CAPP ont publié leur beau résultat expérimental, on trouve un article théorique consacré aux axions et qui pourrait faire beaucoup parler de lui, avec un titre intriguant tenant un seul mot : "Axiogenesis"

Raymond Co (Université du Michigan) et Keisuke Harigaya (Princeton) sont deux physiciens théoriciens qui ne s'intéressaient pas particulièrement au problème fondamental de l'existence d'une asymétrie entre matière et antimatière. Ils s'intéressaient avant tout aux implications qu'aurait un champ quantique d'axion dans l'Univers primordial. Mais ce qu'ils ont découvert va bien au-delà de leurs attentes : ils montrent que le champ quantique associé à l'axion peut effectivement être à l'origine de l'asymétrie entre matière et antimatière. Co et Harigaya  voulaient savoir ce qui se passerait si le champ quantique de l'axion subissait une rotation au lieu d'une oscillation (qui avait déjà été étudiée). Une telle rotation est prédite par certains modèles théoriques de gravitation quantique. 

Les oscillations de l'intensité du champ de l'axion correspondent aux particules en tant que telles. Dans l'Univers primordial, le champ de l'axion devait avoir une énergie très importante avant de descendre dans son état de plus basse énergie. Co et Harigaya montrent qu'au lieu de descendre directement vers l'état de stabilité en "ligne directe", le champ aurait pu subir une rotation, autorisée par une brisure de la symétrie de Peccei-Quinn, et via une séquence d'interactions impliquant l'interaction nucléaire forte et l'interaction nucléaire faible. C'est cette évolution du champ de l'axion en "spirale" qui d'après leurs équations peut mener directement à une asymétrie entre la quantité de baryons et d'antibaryons (matière et antimatière).

Les deux théoriciens calculent que dans le cadre de leur modèle qu'ils nomment "axiogenèse" la vitesse de rotation du champ qui est nécessaire pour expliquer l'asymétrie matière/antimatière observée tous les jours dans l'Univers, produit naturellement une masse pour l'axion qui est largement suffisante pour expliquer toute la matière noire. Il serait même un peu trop massif dans le scénario minimal! Co and Harigaya montrent que pour que l'axion soit exactement dans les bonnes proportions pour expliquer la matière noire, des phénomènes de nouvelle physique devraient apparaître à une énergie de l'ordre de 10 TeV, donc a priori accessibles au LHC. Les théoriciens annoncent également que la masse de l'axion se trouverait plutôt au dessus de 100 µeV, mais qu'il serait facilement détectable par les expériences en cours... 

La conclusion de ce nouveau modèle théorique est que l'axion pourrait résoudre non plus seulement deux des grands mystères de la physique des particules et de l'astrophysique (la non violation de CP dans les quarks et ma matière noire), mais aussi le troisième (pourquoi n'y a-t-il pas d'antimatière) ! La nouvelle particule miracle est arrivée.

Sources

Axion dark matter search around 6.7 μeV

Soohyung Lee, et al.

Physical Review Letters, 124, 101802 (19 march 2020)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.101802

Axiogenesis

Raymond T. Co and Keisuke Harigaya

Physical Review Letters, 124, 101802 (19 march 2020)

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.124.111602

Illustrations

1) Zones explorées par différentes expériences de recherche d'axions dans l'espace [masse de l'axion, couplage avec les photons] (IBS)

2) Le détecteur CAPP-8TB (IBS)

3) Illustration de la rotation du champ quantique de l'axion dans la descente du potentiel  (R. Co/ K. Harigaya/ NASA/ESA/Hubble Heritage Team (STScI/AURA))

via https://ift.tt/3dCVMt5

[ecrisettaistoi]

Le héros unanime

.

.

.

S’il est insolent, ce n’est que de talent

déjà grand dans sa tête, dans ses gestes

le doute est pour lui donnée inconnue

- Error 404 -

(de grâce, confiez-lui les clés du premier gouvernement planétaire)

il avale les objectifs à vitesse supersonique

trou noir absolu, aimant magnétique

surpuissant

ultra absorbant - toute résistance est futile -

il digère ses adversaires

matière vs antimatière

avec la manière s’il vous plaît,

et si une brèche, faille, lézarde s’ouvre devant lui,

coup de rein

les compas avalent, déchirent

accélération

à chaque appui, mille nouveaux bras, dix mille tambours,

cent mille cœurs s’associent

crochet

ci-gît l’adversaire, pierre tombale et homélie,

et contre toute attente

alors qu’il pourrait achever le suspense

à la régulière

en un contre un

yeux dans les yeux

main sur la crosse à la Tombstone Style

il donne à un autre spadassin

à la poursuite de la même cause aux grandes oreilles

le plus parfait des cadeaux

pour qu’entre deux poteaux

et une barre

marque,

roule avec lui

tout un peuple

uni par un univers

de citadelles imprenables

à prendre

de légendes à terrasser

dans un rectangle blanc

tracé à la chaux

où il n’est pas question

de vie

ou de mort

mais de quelque chose

de bien

plus important que ça.

.

.

.

[lonesomemao]

ETAT DES NATIONS

A Libération

Mars 1994

Je transfère Dieu

Arme antimatière

A l'art féminin Paris

Oui mais alien

Emmerde les prostituées

Elles ghettoïsées

Pute de nuit

Pute de jour

Elles doivent lutter

Pour vaincre

Les prostituées

Divines elles ont été

On pase dans la Féminité

Mardi 29 avril 2025

[reseau-actu]

Bien qu’il soit le plus connu des fermions élémentaires, l’électron n’a toutefois pas fini de révéler tous ses secrets aux scientifiques. Après avoir étudié ses propriétés physiques, longtemps les physiciens ont tenté d’identifier sa forme. Et récemment, grâce à une méthode impliquant des atomes artificiels, des chercheurs ont enfin réussi à déterminer la forme de l’électron. Un résultat essentiel qui pourrait ouvrir la voie au développement de futurs ordinateurs quantiques.

Des physiciens de l’Université de Bâle ont montré pour la première fois à quoi ressemble un électron dans un atome artificiel. Une méthode récemment développée leur permet de déterminer la probabilité qu’un électron soit présent dans un espace. Cela permet un meilleur contrôle des spins d’électrons, qui pourraient constituer la plus petite unité d’informations dans un futur ordinateur quantique. Les résultats des expériences ont été publiés dans la revue Physical Review Letters et la théorie correspondante dans la revue Physical Review B.

Le spin d’un électron est un bon candidat pour servir de bit quantique (qubit) au sein d’un ordinateur quantique. Contrôler et commuter ce spin ou le coupler avec d’autres est un défi sur lequel travaillent de nombreux groupes de recherche du monde entier. La stabilité d’un spin unique et l’intrication de différents spins dépendent, entre autres, de la géométrie des électrons, impossible auparavant à déterminer expérimentalement.

Des électrons évoluant au sein d’atomes artificiels

Les chercheurs des équipes dirigées par les professeurs Dominik Zumbühl et Daniel Loss du département de physique et du Swiss Nanoscience Institute de l’Université de Bâle ont mis au point une méthode leur permettant de déterminer spatialement la géométrie des électrons au sein de points quantiques.

Un point quantique est un piège de potentiel qui permet de confiner des électrons libres dans une zone environ 1000 fois plus grande qu’un atome naturel. Comme les électrons piégés se comportent de la même façon que les électrons liés à un atome, les points quantiques sont également appelés « atomes artificiels ». L’électron est maintenu dans le point quantique par des champs électriques. Cependant, il se déplace dans l’espace et, avec des probabilités différentes correspondant à une fonction d’onde, évolue dans des zones spécifiques dans son espace de confinement.

Graphiques montrant la géométrie spatiale des fonctions d’onde de l’électron en fonction des niveaux d’énergie. La détermination de cette géométrie permet aux chercheurs de caractériser la forme de l’électron. Crédits : Leon C. Camenzind et al. 2019

Les scientifiques utilisent des mesures spectroscopiques pour déterminer les niveaux d’énergie dans le point quantique et étudient le comportement de ces niveaux dans des champs magnétiques de force et d’orientation variables. Sur la base de leur modèle théorique, il est possible de déterminer la densité de probabilité de l’électron et donc sa fonction d’onde avec une précision à l’échelle nanométrique. « En termes simples, nous pouvons utiliser cette méthode pour montrer à quoi ressemble un électron pour la première fois » explique Loss.

Une meilleure compréhension des propriétés spatiales de l’électron

Les chercheurs, qui travaillent en étroite collaboration avec des collègues au Japon, en Slovaquie et aux États-Unis, ont ainsi une meilleure compréhension de la corrélation entre la géométrie des électrons et le spin de l’électron, qui devrait être stable le plus longtemps possible et rapidement commutable pour une utilisation en tant que qubit.

Un électron est piégé dans un point quantique formé dans un gaz bidimensionnel entre deux couches de semi-conducteur. Cependant, l’électron se déplace dans l’espace et, avec différentes probabilités correspondant à une fonction d’onde, reste à certains endroits dans son confinement (ellipses rouges). En utilisant les champs électriques, la géométrie de cette fonction d’onde peut être modifiée. Crédits : University of Basel

Sur le même sujet : La forme de l’électron à l’origine du déséquilibre matière-antimatière ?

« Nous pouvons non seulement cartographier la forme et l’orientation de l’électron, mais également contrôler la fonction d’onde en fonction de la configuration des champs électriques appliqués. Cela nous donne l’occasion d’optimiser le contrôle des spins de manière très ciblée » déclare Zumbühl.

L’orientation spatiale des électrons joue également un rôle dans l’intrication de plusieurs spins. De manière similaire à la liaison de deux atomes à une molécule, les fonctions d’onde de deux électrons doivent être placées sur un seul plan pour que l’intrication soit réussie. À l’aide de la méthode développée, de nombreuses études antérieures peuvent être mieux comprises et les performances des spin qubits pourront être encore optimisées à l’avenir.

Thomas Boisson 25 mai 2019 Physique1 Source: Trust My Science

[asta-daily]

Inktober 30 - Slither

All's done. Pressure ok. Oxy-tank full. Warp engine stable. Antimatter fuel tank full. Van Halen deflectors operational. Navcomputer online and calibrated.

Horacio slithers into the cockpit and took a brief look outside: Ever growing crystals. Raven. Doc. The crew, or whatever they have become. Her hands reach for the com. She tries to say something but can't. What's left to say? They are still outside, grabbing what she didn't use from the ship, building... whatever. Not even looking at her. She can feel a faint presence lurking at the back of her head. She feels she could just... reach it and plug it. Like a hanging cable. She could be one too... With them. With Raven.

There's only one thing left to decide before taking off. Will she arm the antimatter bomb she left on the ship?

/* Krita + Yiynova */

Tout est prêt. Pression ok. Réservoir d'oxygène plein. Moteur de distorsion stable. Réservoir d'antimatière plein. Déflecteurs de Van Hallen opérationnels. Ordinateur de navigation en ligne et calibré.

Horacio se glisse dans le cockpit et jette un bref coup d'oeil à l'extérieur. Cristaux. Raven. Doc. Le reste de l'équipage ou plutôt ce qu'ils sont désormais. Ses mains attrapent la radio. Elle essaie de dire quelque chose mais…Qu'est-ce qu'elle pourrait dire au juste ? Dehors, ils marchent sans relâche, ramassant ce qu'elle n'a pas utilisé du vaisseau, construisant... peu importe. Ils ne font même pas attention à elle. Elle peut sentir une faible présence tapie à l'arrière de son crâne. Elle sent qu'elle pourrait juste... la brancher. Comme un câble qui traîne. Elle pourrait être une elle aussi... Avec eux. Avec Raven.

Il ne reste qu'une chose à décider avant de décoller. Doit-elle armer la bombe antimatière qu'elle a laissée sur le vaisseau ?