Mesurer la masse du proton grâce aux vibrations moléculaires
Source(s): Université Évry Paris-Saclay
Découvrez comment des chercheurs de l’Université d’Évry et du Laboratoire Kastler Brossel ont réussi à trouver un moyen de mesurer la masse du proton par une nouvelle méthode utilisant la vibration d’une molécule.
Des chercheurs de l’Université d’Évry et du Laboratoire Kastler Brossel ont participé à un projet qui a permis de déterminer de façon extrêmement précise la masse du proton par une nouvelle méthode utilisant la vibration d’une molécule. Ce résultat a permis de résoudre une énigme scientifique sur la valeur de cette masse, les mesures précédentes ayant donné des résultats contradictoires. L’équipe de chercheurs affine actuellement l’expérience ainsi que les calculs théoriques. Si un écart entre expérience et théorie est observé, cela pourrait être un indice de l’existence d’une « cinquième force » au-delà des quatre forces fondamentales actuellement connues (la force forte, la force faible, la force électromagnétique et la force gravitationnelle).
Des calculs théoriques à l’expérience
La molécule la plus petite – donc la plus simple – est, à priori, la molécule d’hydrogène H2. On peut cependant la rendre encore plus simple en l’ionisant, par exemple en la bombardant avec des électrons. On obtient alors un « ion moléculaire » H2+, où un seul électron assure la liaison chimique entre deux noyaux (protons).
Grâce à cette simplicité, il est possible de calculer les propriétés de cette molécule avec une très grande précision, en utilisant la mécanique quantique. Les chercheurs de l’Université d’Évry et du LKB, en collaboration avec un chercheur de Dubna (Russie) sont ainsi parvenus à calculer la fréquence de vibration de la molécule avec une précision meilleure que 1 pour 100 milliards.
Pour tester ces prédictions théoriques, des chercheurs de la Vrije Universiteit (Amsterdam), en collaboration avec leurs collègues français et russe, ont mis au point une expérience tout aussi précise. Les résultats de ces travaux ont été publiés dans la revue sciences de l’AAAS.
Dans cette expérience, les chercheurs ont mesuré par spectroscopie laser une fréquence de vibration de HD+, un isotope de H2+ où l’un des protons est remplacé par un deutéron (noyau d’hydrogène lourd)