L'infinitésimale légèreté de l'électron
Par Benje le lundi, mars 3 2014, 14:10 - Nouvelles Scientifiques - Lien permanent
Source AFP - Des physiciens ont réussi à déterminer avec une précision jamais atteinte jusqu'ici la masse de l'électron, une constante clé pour la physique fondamentale.
C'est un exploit scientifique. La nouvelle mesure de la masse de l'électron, publiée mercredi dans la revue Nature par l'équipe de Sven Sturm (Institut Max-Planck pour la physique nucléaire, Heidelberg, Allemagne),
est 13 fois plus précise que la valeur qui était retenue précédemment.
L'électron est plus 1 800 fois plus léger que le proton et le neutron,
les autres constituants élémentaires de l'atome. Cette faible masse rend
sa détermination précise très difficile. Découvert en 1897 par
le physicien anglais Joseph John Thomson, l'électron est l'un des plus
importants constituants de la matière. Thomson avait alors déjà estimé
qu'il était au moins mille fois plus léger que l'ion hydrogène (proton),
l'objet le plus léger alors connu. Mais il était encore loin du compte.
Pour exprimer la masse de ces tout petits objets physiques dont est
constituée la matière, les physiciens utilisent l'unité de masse
atomique, une mesure standard définie comme 1/12e de la masse d'un atome
de carbone 12.
Un maillon très important
Le
principal outil utilisé par l'équipe de Sven Sturm pour réaliser ses
nouvelles mesures est le "piège de Penning", un dispositif bien connu
qui combine un champ magnétique et un champ électrique particuliers. Il
permet de piéger les particules pendant une longue durée, pour en
mesurer les propriétés avec précision. Sven Sturm et ses collègues n'ont
toutefois pas mesuré la masse atomique de l'électron directement, mais
par l'intermédiaire d'un électron lié à un noyau de carbone, dont la
masse atomique est connue. Les physiciens ont ensuite calculé que
la masse atomique de l'électron était de 0,000548579909067. Ils
estiment que la nouvelle valeur ainsi obtenue est 13 fois plus précise
que celle retenue en 2010 par le Comité de données pour la science et la
technologie (CODATA), organisme qui préconise une liste de valeurs des
constantes physiques. À ce niveau de petitesse, la nuance peut paraître
insignifiante, mais elle constitue un maillon très important pour la
physique des particules. "Ce résultat jette les bases pour de futures
expériences en physique fondamentale", ont estimé les auteurs de
l'étude. Il devrait permettre à l'avenir des tests de précision du
"Modèle Standard" de la physique, qui explique comment les briques de la
matière interagissent entre elles.