Une forme inhabituelle d’atome de césium aide une équipe de recherche dirigée par l’Université du Queensland à démasquer les particules inconnues qui composent l’univers.
Le Dr Jacinda Ginges, de l’École de mathématiques et de physique de l’UQ, a déclaré que cet atome inhabituel, composé d’un atome de césium ordinaire et d’une particule élémentaire appelée muon, pourrait s’avérer essentiel pour mieux comprendre les éléments constitutifs fondamentaux de l’univers.
« Notre univers est toujours un tel mystère pour nous », a déclaré le Dr Ginges.
« Les observations astrophysiques et cosmologiques ont montré que la matière que nous connaissons – communément appelée particules du « modèle standard » en physique – ne représente que 5% de la matière et du contenu énergétique de l’univers. »
« La plupart de la matière est » sombre « et nous ne connaissons actuellement aucune particule ou interaction dans le modèle standard qui l’explique. »
« La recherche de particules de matière noire est à la pointe de la recherche en physique des particules, et notre travail avec le césium pourrait s’avérer essentiel pour résoudre ce mystère. »
Le travail peut aussi un jour améliorer la technologie.
« La physique atomique joue un rôle majeur dans les technologies que nous utilisons tous les jours, telles que la navigation avec le système de positionnement global (GPS), et la théorie atomique continuera d’être importante dans l’avancement des nouvelles technologies quantiques basées sur les atomes », a déclaré le Dr Ginges. .
Grâce à la recherche théorique, la Dre Ginges et son équipe ont amélioré la compréhension de la structure magnétique du noyau du césium, ses effets sur le césium atomique et les effets du muon étrange et merveilleux.
« Un muon est essentiellement un électron lourd – 200 fois plus massif – et il orbite autour du noyau 200 fois plus près que les électrons », a déclaré le Dr Ginges.
« A cause de cela, il peut capter des détails sur la structure du noyau. »
« Cela semble compliqué, mais en un mot, ce travail aidera à améliorer les calculs de la théorie atomique qui sont utilisés dans la recherche de nouvelles particules. »
Les chercheurs ont déclaré que la nouvelle approche peut offrir une plus grande sensibilité et une technique alternative pour trouver de nouvelles particules, grâce à l’utilisation de mesures atomiques de précision.
« Vous avez peut-être entendu parler du Grand collisionneur de hadrons du CERN, le plus grand et le plus puissant accélérateur de particules au monde, qui écrase la matière subatomique à haute énergie pour trouver des particules inédites », a déclaré le Dr Ginges.
« Mais notre recherche peut offrir une plus grande sensibilité, avec une technique alternative pour trouver de nouvelles particules, grâce à des mesures atomiques de précision. »
« Il n’a pas besoin d’un collisionneur géant et utilise à la place des instruments de précision pour rechercher des changements atomiques à basse énergie. »
« Plutôt que des collisions explosives à haute énergie, cela équivaut à créer un » microscope « ultrasensible pour observer la véritable nature des atomes. »
« Cela peut être une technique plus sensible, dévoilant des particules que les collisionneurs de particules ne peuvent tout simplement pas voir. »
Le césium connaît un moment, après avoir récemment fait la une des journaux, en tant qu’élément de la capsule radioactive qui a disparu et a ensuite été retrouvé dans l’arrière-pays de l’Australie occidentale.
Cette recherche, dirigée par le Dr Ginges, a été réalisée en collaboration avec l’étudiant diplômé George Sanamyan et le Dr Benjamin Roberts, et a été publiée dans Lettres d’examen physique.
Plus d’information:
G. Sanamyan et al, Détermination empirique de l’effet Bohr-Weisskopf dans le césium et tests améliorés de la théorie atomique de précision dans les recherches de nouvelle physique, Lettres d’examen physique (2023). DOI : 10.1103/PhysRevLett.130.053001