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Le proton serait plus léger que ce que nous pensions

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Le proton a visiblement perdu un peu de sa masse. Du moins, des mesures trois fois plus précises qu’auparavant constatent que la particule subatomique est finalement un trente milliardième de pour cent plus légère que prévu. Alors, erreur expérimentale ou physique nouvelle ?

Plongeons quelques minutes dans le monde étrange et fascinant de l’infiniment petit, cet univers si particulier où les nombres dépassent parfois l’entendement. Tous les atomes sur cette Terre contiennent au moins un proton, ce qui signifie que les mesures de ses caractéristiques les plus simples comme sa taille, sa charge et sa masse peuvent aider à répondre à certaines des grandes questions en physique, y compris pourquoi l’univers contient plus de matière que l’antimatière. C’est pourquoi ces nouvelles mesures ont une incidence, aussi infime soit la différence.

L’équipe internationale derrière le nouveau résultat a utilisé des instruments sensibles aux parties par milliard (ou ppb). Prenez un bidon de 1,5 litre rempli d’air pompé et refroidissez le tout à un zéro presque absolu. « La canette est hermétiquement scellée, donc il n’y a pas de lien avec le monde extérieur », explique Sven Sturm, de l’Institut Max Planck pour la physique nucléaire en Allemagne, qui a mené cette recherche. Un faisceau d’électrons bombarde ensuite une cible plastique à l’intérieur de la boîte, libérant alors des protons. Par des techniques très complexes, l’équipe fut ensuite en mesure de piéger un seul et unique proton baignant dans un champ magnétique où il se déplaçait en faisant des petits cercles, les chercheurs ont alors été en mesure de calculer sa vitesse et donc sa masse.

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« Ce sont des expériences très, très précises qui utilisent des méthodes très sophistiquées », explique Peter Mohr, membre du Comité de données pour la science et la technologie (ou CODATA) qui n’a pas participé à l’étude. Par cette expérience, la masse du proton fut donc revue à la baisse, d’un trente milliardième de pour cent. Il s’agit là de premières mesures, mais l’équipe de Sturm envisage maintenant de répéter l’expérience pour affiner les résultats. « Nous allons essayer de mettre en œuvre de nouvelles techniques qui devraient améliorer la précision d’un facteur de six », a-t-il expliqué.

Personne n’est à ce jour en mesure de savoir pourquoi les résultats ainsi obtenus ne sont pas en accord avec les précédents. S’agit-il d’une nouvelle physique ? Ou simplement une erreur expérimentale. Dans 99 % des cas, il s’agit de la seconde option. Néanmoins, si ces mesures venaient à se confirmer, l’amaigrissement du proton pourrait notamment permettre d’affiner les expériences visant à comprendre pourquoi il y a bien plus de matière que d’antimatière dans l’Univers alors que le Big Bang devrait avoir créé des quantités égales de matière et d’antimatière.

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