SCIENCES ENERGIES ENVIRONNEMENT .L ELECTRON EST IL ROND??

 

Why does matter exist? Roundness of electrons may hold clues

A

Pourquoi la matière existe-t-elle ? La rondeur des électrons peut contenir des indices

par Rebecca Jacobson, Institut national des normes et de la technologie

Les électrons sont constitués d'une charge électrique négative, et les scientifiques du JILA ont essayé de mesurer la répartition uniforme de cette charge entre les pôles nord et sud de l'électron. Toute irrégularité indiquerait que l'électron n'est pas parfaitement rond, et cela serait la preuve d'une asymétrie dans l'univers primitif qui a conduit à l'existence de la matière. Le groupe Cornell du JILA a étudié le comportement des électrons dans les molécules lorsqu'ils ajustaient le champ magnétique autour d'eux pour rechercher tout déplacement des électrons. Crédit : JILA/Steven Burrows

Dans les premiers instants de notre univers, un nombre incalculable de protons, de neutrons et d'électrons se sont formés aux côtés de leurs homologues d'antimatière. Au fur et à mesure que l'univers se dilatait et se refroidissait, presque toutes ces particules de matière et d'antimatière se rencontraient et s'annihilaient, ne laissant que des photons, ou des éclairs de lumière, dans leur sillage.

Et si l'univers était parfaitement symétrique, avec des quantités égales de matière et d'antimatière, ce serait la fin de l'histoire et nous n'aurions jamais existé. Mais il a dû y avoir un déséquilibre - quelques protons, neutrons et électrons restants - qui ont formé des atomes, des molécules, des étoiles, des planètes, des galaxies et, finalement, des êtres humains.

"Si l'univers avait été parfaitement symétrique, alors il n'y aurait plus que de la lumière. C'est un moment extrêmement important dans l'histoire. Soudain, il y a des choses dans l'univers, et la question est, pourquoi ?" a déclaré Eric Cornell, membre du NIST / JILA. « Pourquoi avons-nous cette asymétrie ? »

Les théories mathématiques et les équations qui expliquent notre univers appellent à la symétrie. Les théoriciens des particules ont affiné ces théories pour lutter contre la présence d'asymétrie. Mais sans preuve, ces théories ne sont que des mathématiques, explique Cornell, donc les physiciens expérimentaux, y compris son groupe au JILA, ont examiné des particules fondamentales telles que les électrons pour des signes d'asymétrie.

Maintenant, le groupe JILA a effectué une mesure record des électrons, réduisant la recherche de l'origine de cette asymétrie. Ses conclusions ont été publiées dans Science.

Un endroit où rechercher des preuves d'asymétrie est le moment dipolaire électrique de l'électron (eEDM). Les électrons sont constitués d'une charge électrique négative et l'eEDM indique la répartition uniforme de cette charge entre les pôles nord et sud de l'électron. Toute mesure d'eEDM au-dessus de zéro confirmerait une asymétrie ; l'électron serait plus ovoïde que circulaire. Mais personne ne sait à quel point cet écart peut être minime.

"Nous devons corriger nos calculs pour être plus proches de la réalité", a déclaré Tanya Roussy, étudiante diplômée du groupe de recherche de Cornell au JILA. "Nous recherchons des endroits où cette asymétrie pourrait se trouver, afin que nous puissions comprendre d'où elle vient. Les électrons sont des particules fondamentales, et leur symétrie nous renseigne sur la symétrie de l'univers."

Cornell, Roussy et leur équipe du NIST et du JILA ont récemment établi un record de précision de mesure de l'eEDM, améliorant les mesures précédentes d'un facteur de 2,4.

À quel point est-ce précis ? Si un électron avait la taille de la Terre, leur étude a révélé que toute asymétrie existante serait plus petite que le rayon d'un atome, a expliqué Roussy.

Faire une mesure aussi précise est incroyablement difficile, ajoute-t-elle, donc le groupe devait être intelligent. Les chercheurs se sont penchés sur des molécules de fluorure d'hafnium. S'ils appliquaient un champ électrique puissant aux molécules, les électrons non ronds voudraient s'aligner avec le champ, se déplaçant à l'intérieur de la molécule. S'ils étaient ronds, les électrons ne bougeraient pas.

À l'aide d'un laser ultraviolet, ils ont retiré les électrons des molécules, créant un ensemble d'ions chargés positivement et les ont piégés. En alternant le champ électromagnétique autour du piège, les molécules ont été forcées de s'aligner ou de ne pas s'aligner avec le champ. Ensuite, les chercheurs ont utilisé des lasers pour mesurer les niveaux d'énergie des deux groupes. Si les niveaux étaient différents entre eux, cela indiquerait que les électrons étaient asymétriques.

Leur expérience leur a permis d'avoir des temps de mesure plus longs que les tentatives passées, ce qui leur a donné une plus grande sensibilité. Cependant, les mesures du groupe ont montré que les électrons ne déplaçaient pas les niveaux d'énergie, indiquant que du mieux que nous pouvons actuellement mesurer, les électrons sont ronds.

Il n'y a aucune garantie que quiconque trouvera une mesure non nulle de l'eEDM, souligne Cornell, mais ce niveau de précision d'une expérience sur table est un exploit. Cela montre que les accélérateurs de particules coûteux ne sont pas le seul moyen d'explorer ces questions fondamentales sur l'univers, et qu'il existe de nombreuses pistes à explorer. Et bien que le groupe n'ait pas trouvé d'asymétrie, son résultat aidera le domaine à continuer à chercher des réponses à l'asymétrie de l'univers primitif.

"Nous avons trouvé jusqu'à notre mesure que l'électron est symétrique. Si nous avions trouvé non nul, ce serait un gros problème", a ajouté Roussy. "Le mieux est d'avoir des équipes de scientifiques du monde entier qui étudient différentes options. Tant que nous continuerons tous à mesurer la vérité, quelqu'un finira par la trouver."

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COMMENTAIRE

De cet article on tire une imga géométrique d'une sphére ronde lisse  simple  tournnant sur  un  axe  avec deux poles deux poles ..... Mais c'est oublier  que DE BROGLIE et BOHM  l 'ont mesuré AUSSI en tant que onde  et qu il serait utile  d en donner la véritable représentation  !  Par alleurs si l 'on en croit les auteurs il resterait a expliquer  pourquoi seuls  disparaisseaient les positrons  ????  Je m abstiendrai  de critiquer  et je préfére attendre les commentaires des lecteurs  ;quelle est l equation de l onde et sa représentation géométrque ? Quelle est selon eux  l equation reliant la charge electriqure et les caractéristiques de cette onde  ????

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More information: Tanya S. Roussy et al, An improved bound on the electron's electric dipole moment, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adg4084

Mingyu Fan et al, Probing fundamental particles with molecules, Science (2023). DOI: 10.1126/science.adi8499, www.science.org/doi/10.1126/science.adi8499

Journal information: Science 

Provided by National Institute of Standards and Technology 

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