Une équipe du LKB perfectionne la mesure d’une constante fondamentale de la physique
Cette nouvelle découverte en métrologie par une équipe composée, entre autres, de Saïda Guellati-Khélifa, chercheure au LKB et professeure au Cnam, et de Pierre Cladé, chercheur au LKB, a fait l'objet d'une publication dans la revue scientifique de renommée mondiale Nature.
La validation et l’application des théories physiques nécessitent l’utilisation de grandeurs universelles : les constantes fondamentales. Une équipe de recherche du Laboratoire Kastler Brossel (LKB, CNRS/Sorbonne Université/ENS Paris/Collège de France) vient d’effectuer la mesure la plus précise à ce jour de la constante de structure fine, qui caractérise la force de l’interaction entre la lumière et les particules élémentaires chargées, comme les électrons.
Cette valeur est à présent attribuée avec 11 chiffres significatifs, améliorant d’un facteur 3 la précision de la dernière mesure en date(1). Les scientifiques ont atteint une telle exactitude en perfectionnant leur dispositif expérimental, afin de réduire les imprécisions et de contrôler les effets susceptibles de perturber la mesure. L’expérience consiste à refroidir des atomes de rubidium à une température proche du zéro absolu. Ces derniers reculent lors de l’absorption de photons lumineux à une vitesse qui dépend de leur masse et la mesure très précise de ce phénomène permet d’affiner la connaissance de la constante de structure fine. Ces résultats, parus dans Nature le 3 décembre, ouvrent de nouvelles voies pour évaluer les prédictions théoriques du modèle standard(2). L’utilisation de constantes plus précises pourrait permettre de répondre à des questions fondamentales comme celle de l’origine de la matière noire dans l’Univers.
Légende: Illustration de la mesure expérimentale de la constante de structure fine. Les motifs du fond de l'image représentent les véritables diagrammes de Feynman utilisés qui contribuent au calcul de la valeur théorique du l'anomalie du moment magnétique de l'électron (calculé en utilisant, entre autres, la constante de structure fine). En couleur est représenté le schéma de l’interféromètre atomique utilisé pour la mesure de la vitesse de recul des atomes.
© Pierre Cladé, Saïda Guellati-Khélifa et Tatsumi Aoyama.
(1) La nouvelle valeur de la constante de structure fine est 1/α = 137,035999206 (avec une précision relative de 81 parties par trillions).
(2) Le modèle standard de la physique des particules étudie les composants élémentaires de la matière.
Cette actualité est republiée à partir du communiqué de presse CNRS. Lire le communiqué de presse
L'introduction est republiée à partir d'une actualité sur le site du Cnam. Lire l'actualité originale
Contact
Pierre Cladé
Chercheur CNRS au Laboratoire Kastler Brossel (LKB)
Saïda Guellati-Khélifa
Chercheuse au LKB
Professeure au Cnam