Première : des scientifiques créent des molécules radioactives froides

Pour la première fois, des chercheurs ont créé des molécules refroidies contenant du radium, un élément radioactif, les amenant dans un état propice à des mesures de précision quantique par laser. Cette prouesse, publiée dans la revue Science le 16 juillet, ouvre une nouvelle voie pour des expériences sur table qui pourraient aider à élucider l'un des plus grands mystères de la physique : pourquoi la matière domine l'antimatière dans l'univers.caltech+2

Une clé en forme de poire pour expliquer l'asymétrie cosmique

Une équipe dirigée par Nick Hutzler, professeur de physique à Caltech, a mis au point cette technique après des années d'essais et d'erreurs avec le radium, un élément radioactif, hautement réactif et disponible uniquement en quantités infimes. Ces travaux ont également impliqué des collaborateurs de l'université Johns Hopkins et de l'université d'État du Michigan.phys+1

L'intérêt du radium réside dans la forme inhabituelle en poire de son noyau. « Les noyaux en forme de poire sont asymétriques et amplifient considérablement les signaux potentiels que nous recherchons pour expliquer l'asymétrie entre la matière et l'antimatière », a expliqué Nick Hutzler. « Le radium possède cette forme rare de poire que nous recherchons, il a été largement étudié par les physiciens nucléaires et il permet de former des molécules idéales pour des mesures de précision quantique par laser. »caltech+1

Quand la confiserie rencontre la physique quantique

Manipuler des quantités microscopiques d'un élément radioactif dangereux a exigé des solutions créatives. L'équipe a stabilisé le radium en l'incorporant dans une pâte visqueuse obtenue par un procédé similaire à la fabrication de bonbons : dissoudre le radium dans de l'eau et un substitut de sucre, puis faire évaporer l'eau. Après avoir testé du vrai sucre, qui s'est révélé peu fiable, ils ont opté pour le xylitol, un édulcorant sans sucre.phys+1

La pâte chargée de radium a été déposée sur une feuille d'or à l'intérieur d'une chambre refroidie à environ -450 degrés Fahrenheit (environ -268 degrés Celsius) à l'aide d'hélium gazeux. Des lasers ont ensuite excité les atomes de radium pour les amener à un état réactif, les incitant à former des molécules (monohydroxyde, monodeutéroxyde et monofluorure de radium) qui ont pu être étudiées par spectroscopie laser à haute résolution.caltech+2

Vers une nouvelle physique

Ces molécules sont désormais prêtes à être utilisées pour des mesures de précision quantique, où elles feront office de capteurs pour détecter des particules et des forces non prédites par la physique connue. « Les molécules agissent comme des antennes pour amplifier les propriétés que nous recherchons », a déclaré Nick Hutzler. Cette méthode peut également s'appliquer à d'autres atomes que le radium, élargissant ainsi son impact potentiel sur la recherche en physique fondamentale.caltech