Masse du proton : une particule plus légère que prévu

Au placard les balances de salle de bain ! Pour peser un proton, les physiciens doivent recourir à des expériences un peu plus élaborées, d’autant plus s’ils souhaitent le faire avec une grande précision. C’est ce que des chercheurs allemands sont parvenus à faire, avec un résultat surprenant : le proton est plus léger que prévu…

Nous ne les voyons pas, mais les protons sont partout autour de nous, au cœur de chaque atome qui constitue la matière qui nous entoure. Ainsi, définir leurs caractéristiques élémentaires — comme leur taille, charge ou masse — revêt une importance particulière. De nombreux physiciens s’y sont attelés. Ceux de l’Institut Max-Planck (en Allemagne) viennent d’obtenir un résultat pour le moins surprenant : le proton pèserait moins que la valeur communément admise.

Plus exactement 1,007276466583 au lieu de 1,007276466879 unité atomique. Cette différence infime reste inexpliquée. Mais, si elle se confirme, cela pourrait permettre de comprendre quelques phénomènes encore mystérieux, comme le fait par exemple que l’univers soit formé de matière alors que l’antimatière y est extrêmement rare.

Atome

Des chercheurs allemands ont mesuré la masse du proton. Celui-ci serait plus léger que prévu. Mais l’équipe appelle d’autres physiciens à procéder à leurs propres mesures pour s’assurer de la validité du résultat.

Pour évaluer la masse du proton, les physiciens ont recours à des champs (l’un électrique, l’autre magnétique) intenses (piège de Penning). Soumis à pareilles conditions, le proton oscille à une fréquence qui est fonction de sa masse. Mesurer cette fréquence — comparativement à la fréquence de référence qui est celle d’un noyau de carbone 12 — permet donc de remonter à la masse de la particule. Problème : les champs magnétiques ont tendance à varier, dans le temps et dans l’espace, engendrant de petites erreurs de mesure.

Pour contourner le problème, les chercheurs allemands ont choisi de capturer le proton et le carbone 12 dans deux pièges différents avant de les injecter rapidement dans le piège équipé d’un nombre de détecteurs plus élevé que classiquement. Le tout en seulement 3 minutes au lieu de 30. De quoi réduire les risques d’erreur et atteindre une précision inégalée de quelque 32 parties par trillion.

Source : Futura-Sciences

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