On vient de repousser les limites de la physique des particules

Récemment, des physiciens de l’université de Harvard et de l’université Northwestern ont réussi à repousser les limites de la physique actuelle. La nouvelle valeur qu’ils ont obtenue pour mesurer le moment magnétique de façons 2,2 fois plus précise que la mesure en vigueur depuis 14 ans.

Le moment magnétique est une grandeur vectorielle qui sert à mesurer l’intensité d’une source magnétique. En d’autres termes, elle mesure la force avec laquelle un électron se comporte comme un petit aimant. Actuellement, notre estimation la plus précise de sa valeur repose sur le modèle standard de la physique des particules. Se rapprocher de la valeur exacte du moment magnétique de l’électron nous permettrait de mieux comprendre les éléments constitutifs de la physique et leurs interactions. Elle pourrait également être un indice pour la découverte d’une nouvelle physique.

Les scientifiques ont isolé l’électron dans un piège à ions

Les équations du modèle standard de la physique des particules permettent de calculer la constante de structure fine. Équivalant approximativement à 1/137, cette constante est fondamentale pour la force électromagnétique en fixant les électrons entre eux. Ces mêmes équations prédisent le moment magnétique de l’électron.

Pour obtenir la valeur du moment magnétique, les chercheurs ont capturé un électron dans un piège de Penning. Cette chambre hautement contrôlée permet de stocker des particules chargées pendant de longues durées. Ensuite, ils ont utilisé un champ magnétique pour mesurer les « sauts quantiques » de l’électron entre différents niveaux d’énergie.

Durant un certain temps, les mesures sont restées légèrement supérieures à ce que le modèle standard prévoit pour une particule chargée et ponctuelle. Cette anomalie demandait alors à être résolue. Les résultats obtenus par la suite ont présenté une marge d’erreur de dix fois plus faible.

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Cette recherche pourrait compléter le modèle standard de la physique des particules

Les chercheurs prévoient encore d’affiner les prédictions et les résultats de l’expérience. Cela pourrait nous mener sur la piste de nouvelles particules ou de nouveaux types d’interactions encore méconnus. Ils ont déjà des idées sur comment améliorer la mesure µ/µB, qui est la comparaison d’une valeur avec le magnéton de Bohr. Cela nous rapprocherait beaucoup plus de la finalisation du modèle standard de la physique des particules.

« Des améliorations beaucoup plus importantes de la précision de μ/μB semblent maintenant réalisables, compte tenu de la démonstration d’appareils plus stables, de statistiques améliorées et d’incertitudes mieux comprises. »

Les chercheurs