Des chercheurs du grand collisionneur de hadrons ont trouvé des preuves d'une forme d'antimatière sans précédent et exotique à la suite d'une collision entre les ions de plomb extrêmement rapides
Un smasher de particules a créé l'antihyperhelium-4, le noyau antimatière le plus lourd jamais réalisé dans un laboratoire de physique
Un autre record d'antimatières a été battu. Dans l'écrasement d'ions plomb très énergiques, les chercheurs ont découvert des preuves de la version antimatière la plus lourde d'un noyau atomique jamais vu.
En 2024, des chercheurs de The Star Collaboration at Brookhaven National Laboratory Hour Heavy Ion Collider (RHIC) à New York ont rapporté brièvement un noyau antimatière alors sans précédent appelé antihyperhydrogène-4. De nombreuses particules ont des équivalents d'antimatière identiques mais avec des charges opposées, et ces antiparticules peuvent se combiner en noyaux d'antimatière plus grands de la même manière que les particules normales forment des atomes.
Maintenant, Benjamin Dönigus à l'université Goethe Francfort en Allemagne et ses collègues du grand collisionneur de hadron (LHC) au Laboratoire de physique des particules du CERN près de Genève, en Suisse, ont augmenté l'alte en créant un noyau anti-élément encore plus lourd: antihyperhelium-4.
Dans le passé, le détecteur d'étoiles basé aux États-Unis a toujours été plus rapide à trouver des particules antimatières records. «Chaque fois qu'ils (l'équipe du LHC) allaient pour quelque chose… ces gars de (Star), ils l'ont toujours pris. Scoop!» dit Horst Stöcker au Francfort Institute for Advanced Studies en Allemagne. « Maintenant, c'est la première fois, une toute première fois, qu'il y a quelque chose que l'équipe vedette n'a pas encore vu, mais elle est vue au CERN. »
«Toutes les découvertes antimatières sont quelque chose de très intéressant, et c'est celui qui nous manquait», explique Dönigus. Son équipe a utilisé l'apprentissage automatique pour analyser les données d'une expérience de 2018 avec le détecteur Alice au LHC pour identifier l'antihyperhelium-4 avec une signification de 3,5 écarts-types. Bien qu'il n'augmente pas «l'étalon-or» de 5 écarts-types, cela indique toujours une forte probabilité que la découverte soit authentique et ne peut pas être expliquée comme une simple bizarrerie des données.
L'antihyperhelium-4 comprend un mélange de versions antimatières de protons, de neutrons et de particules appelées hyperons qui sont en eux-mêmes exotiques car elles contiennent une ou plusieurs quarks du type étrange. Cette «étrangeté» est difficile à trouver et difficile à faire. Par conséquent, les chercheurs ne comprennent toujours pas pleinement comment les hyperons se comportent de nature, où ils se produisent dans des contextes exotiques tels que les intérieurs des étoiles à neutrons, explique Dönigus. De plus, des questions demeurent sur la façon dont les versions antimatières de ceux-ci, et d'autres, les particules interagissent les uns avec les autres.
«Seuls deux hypernuclées antimatières ont été découverts et tous deux au cours des 15 dernières années», explique Zhangbu Xu à l'Université d'État de Kent en Ohio. «Alice (maintenant) fournit la preuve du troisième.»
Stöcker dit que l'antihyperhelium-4 est également significatif parce que les conditions au sein du collision qui l'ont fait reproduire temporairement l'état de l'univers juste un millionième de seconde après le Big Bang. Cet état est une «soupe chaude» de particules sans masse, et l'identification des particules de matière et d'antimatière qui émergent pourraient aider à déterminer les détails de la façon dont nous sommes arrivés à vivre dans un univers où la quantité de matière, y compris la question qui forme notre corps, éclipse les particules d'antimatteaux rares.
À l'avenir, l'équipe veut trouver des particules d'antimatières encore plus lourdes ainsi que des versions anti-émoignages de particules exotiques qui ont récemment été découvertes dans d'autres colliders, explique Dönigus.
