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Une particule d’antimatière de monstre pénètre en Antarctique

Le détecteur de particules le plus éloigné sur Terre a détecté la particule d’antimatière la plus énergétique jamais vue: un seul ultra-léger particule qui a frappé le antarctique glace avec l’énergie (relativement) tonnante de 6 300 moustiques volants.

La collision s’est produite en 2016, mais les chercheurs n’ont confirmé les détails de l’événement que le 10 mars dans un article publié dans la revue La nature. Cet antineutrino, une contrepartie antimatière des particules vaporeuses et difficiles à détecter connues sous le nom de neutrino, est entré en collision avec un électron quelque part dans la glace de l’Antarctique à presque la vitesse de la lumière. Cette collision a créé une pluie de particules détectées par l’observatoire enfoui de neutrinos IceCube – une installation responsable d’une grande partie de la recherche importante sur les neutrinos à haute énergie de la dernière décennie, comme 45Secondes.fr l’a rapporté. Maintenant, les physiciens d’IceCube rapportent que cette pluie de particules comprenait la preuve d’un événement longtemps théorisé mais jamais vu auparavant, connu sous le nom de «résonance Glashow».

En 1960, le physicien Stephen Glashow, alors chercheur de troisième cycle à l’Institut nordique de physique théorique au Danemark, avait prédit que lorsqu’un antineutrino d’une énergie suffisamment élevée entrait en collision avec un électron, il produirait une particule lourde et de courte durée connue sous le nom de un boson W. La prédiction de Glashow reposait sur les règles fondamentales de la Modèle standard de la physique des particules, une théorie qui domine la façon dont les chercheurs comprennent tout de l’intérieur les atomes de la lumière à l’antimatière.

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La détection de la résonance de Glashow est une puissante confirmation du modèle standard. Mais il faut que le neutrino transporte beaucoup plus d’énergie que n’importe quel accélérateur de particules de 1960 – ou 2021 – ne peut produire: 6,3 pétaélectronvolts (PeV).

Il est généralement difficile de comprendre les nombres impliqués dans les particules à haute énergie. Un seul neutrino a une masse d’environ 2 milliards de milliards de milliards de milliardièmes de gramme, et des milliers de neutrinos de faible énergie du soleil traversent votre corps chaque seconde de la journée sans effets notables. Un neutrino avec 6,3 pétaélectronvolts (PeV) d’énergie est une autre bête. Selon le CERN, le laboratoire européen de physique, un téraélectronvolt (TeV) équivaut à l’énergie d’un seul moustique volant à 1,6 km / h. Et 6,3 PeV est de 6 300 TeV. Alors transformez ce seul moustique en un essaim de 6300 (ou accélérez-le à Mach-8,2, plus de quatre fois la vitesse maximale d’un F-16) et vous obtenez l’énergie de la seule particule infinitésimale requise pour la résonance de Glashow.

Une autre façon de penser à 6,3 PeV: c’est 450 fois l’énergie maximale que le grand collisionneur de hadrons – l’accélérateur de plusieurs milliards de dollars du CERN de 17 milles de long (27 kilomètres) responsable de la détection du boson de Higgs – devrait être en mesure de produire par le fin des années 2020 après les mises à niveau en cours.

Compte tenu de l’énorme énergie requise, personne n’espérait repérer la résonance de Glashow en utilisant uniquement des outils humains. Mais IceCube, qui détecte les particules qui tombent du ciel, obtient une aide du vaste univers. La particule qui a percuté la glace en 2016 a produit une douche caractéristique de particules qui, selon les chercheurs, provenait d’un boson W en décomposition, qui est une particule fondamentale qui, avec le boson Z, serait responsable du force faible. Et c’est le signe révélateur d’un antineutrino 6.3-PeV et de la résonance de Glashow.

Les chercheurs ne savent toujours pas quel accélérateur cosmique a produit le monstrueux grain d’antimatière, mais ont déclaré que davantage d’événements devraient les aider à affiner leurs modèles de tous les canons spatiaux naturels qui produisent ces particules extrêmes et les tirent sur la Terre.

Publié à l’origine sur 45Secondes.fr.

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