Physique Le proton perd du poids
Une mesure plus précise de la masse de ce constituant du noyau atomique fait apparaître un proton plus léger.
Mes urerl amasse d’un seul proton n’ est pas tâche aisée. Pourtant, cette valeur est d’importance pour la métrologie et la physique fondamentale. À l’approche du grand chamboulement dans la définition de plusieurs unités de mesure – qui interviendra en principe en 2018 –, les données fiables sont plus que jamais indispensables. Une collaboration germanonippone vient d’annoncer une nouvelle mesure plus précise de la masse de ce constituant fondamental du noyau atomique. Surprise : elle est légèrement inférieure à la masse officielle qui résulte d’une compilation de mesures internationales (1). Une différence qui ne s’explique pas, mais qui tient peut-être à la nouvelle méthode utilisée. Les physiciens ont obtenu cette valeur en comparant le mouvement d’un unique proton dans un champ magnétique à celui d’un ion de carbone. La clé du succès a été l’utilisation d’un piège de Penning, élaboré par les équipes del’ Institut MaxPlanckd’ Heide lb erg, en Allemagne, et d’un détecteur de particules développé au Riken, près de Tokyo. La configuration du champ électro- magnétique dans le piège de Penning permet de stocker des particules chargées (protons et ions notamment) qui oscillent à une fréquence qui dépend justement de leur masse.
300 millièmes de milliardième de moins
En comparant les oscillations d’un proton dans un piège à celles d’un ion de carbone 12, les physiciens ont ainsi obtenu la masse du proton directement par rapport à celle du carbone 12 qui, par définition, vaut 12 unités de masse atomique. Le résultat est 1,007276466583 unité de masse atomique (aux marges d’erreurs statistique et systématique près). Si la précision est améliorée d’un facteur trois par rapport aux expér iences précédentes, cette valeur est inférieure de 300 millièmes de milliardième à celle de la masse officielle du proton. Une expérience améliorée est en cours d’élaboration. Utilisant un autre ion piégé, elle autoriserait des comparaisons croisées entre différents ions, ce qui éliminerait certaines sources d’incertitudes et permettrait, peutêtre, de lever ce mystère.