Une équipe de recherche conjointe composée de physiciens chinois et étrangers a observé un nouvel hypernoyau d’antimatière, en utilisant un collisionneur d’ions lourds aux États-Unis, marquant une étape importante dans l’exploration de l’antimatière.
La découverte de l’anti-hyperhydrogène-4, l’hypernoyau d’antimatière le plus lourd observé à ce jour dans des expériences, a été réalisée par une équipe de recherche dirigée par l’Institut de physique moderne (IMP) de l’Académie chinoise des sciences. L’étude a été publiée dans le dernier numéro de la revue scientifique Nature.
La physique actuelle suppose que les propriétés de la matière et de l’antimatière sont symétriques et que des quantités égales de matière et d’antimatière existaient à la naissance de l’univers. Heureusement, un mystérieux mécanisme physique a conduit à une légère asymétrie dans l’univers primitif. Après l’annihilation de la majeure partie de la matière et de l’antimatière, environ une particule de matière sur dix milliards a survécu, ce qui a donné naissance au monde de matière que nous connaissons aujourd’hui, expliquent les scientifiques.
« Quelle est la cause de la différence entre les quantités de matière et d’antimatière dans l’univers ? Pour répondre à cette question, une approche importante consiste à créer de l’antimatière en laboratoire et à étudier ses propriétés », a déclaré Qiu Hao, chercheur à l’IMP.
Dans le monde actuel dominé par la matière, l’antimatière est extrêmement rare car elle s’annihile facilement avec la matière environnante. Les noyaux et hypernoyaux d’antimatière sont encore plus difficiles à produire. Depuis que les scientifiques ont prédit l’existence de l’antimatière en 1928, seuls six types de noyaux (hyper) d’antimatière ont été découverts, a déclaré Qiu.
L’antihyperhydrogène 4 récemment découvert a été produit au collisionneur d’ions lourds relativistes (RHIC) aux États-Unis. Le RHIC peut accélérer des faisceaux d’ions lourds jusqu’à une vitesse proche de celle de la lumière et les faire entrer en collision.
Ces collisions simulent les conditions de l’univers primitif en laboratoire, produisant des boules de feu dont la température atteint plusieurs milliers de milliards de degrés et qui contiennent des quantités à peu près égales de matière et d’antimatière. À mesure que la boule de feu se dilate et se refroidit rapidement, une partie de l’antimatière échappe à l’annihilation avec la matière et est détectée par un détecteur appelé STAR.
« Après avoir analysé les données expérimentales d’environ 6,6 milliards d’événements de collision d’ions lourds, nous avons reconstruit l’anti-hyperhydrogène-4 à partir de ses produits de désintégration », a déclaré Wu Junlin, doctorant à l’IMP.
Les chercheurs ont également mesuré la durée de vie de l’anti-hyperhydrogène-4 et n’ont trouvé aucune différence significative par rapport à celle de sa particule correspondante, l’hyperhydrogène-4, dans la précision de la mesure, vérifiant ainsi davantage la symétrie entre les propriétés de la matière et de l’antimatière.
