Nouvel expérience vise à découvrir la violation du nombre de baryons

L'expérience HIBEAM-NNBAR est un nouveau projet qui se déroule à la Source de spallation européenne (ESS) en Suède. L'objectif de ce projet est d'explorer une idée scientifique spéciale appelée violation du nombre de baryons (BNV). Cette idée est importante parce qu'elle est liée à la raison pour laquelle il semble y avoir plus de matière que d'antimatière dans l'univers.

#Qu'est-ce que la violation du nombre de baryons ?

Le nombre de baryons fait référence à une propriété des particules comme les protons et les Neutrons, qui composent la plupart de la matière que l'on voit autour de nous. La théorie suggère que dans certains processus, cette propriété peut être rompue ou violée. Comprendre cette violation pourrait aider les scientifiques à expliquer le mystère de pourquoi notre univers est surtout fait de matière.

Par le passé, des scientifiques reconnus ont proposé des conditions spécifiques pour expliquer ce déséquilibre entre matière et antimatière. La violation du nombre de baryons, avec d'autres types de violations connues sous le nom de violations C et CP, est l'une de ces conditions clés. Si les scientifiques peuvent trouver des preuves que le nombre de baryons peut effectivement être violé, cela pourrait ouvrir de nouvelles voies de connaissance en physique.

#Pourquoi les neutrons ?

L'expérience HIBEAM-NNBAR se concentre sur les neutrons parce qu'ils offrent un moyen plus propre d'étudier la violation du nombre de baryons par rapport aux protons. Tandis que les protons ont des limites strictes sur la rapidité de leur désintégration, les neutrons peuvent osciller ou se transformer en d'autres formes comme les antineutrons ou les neutrons "stériles". C'est important car étudier comment les neutrons peuvent changer donne un chemin plus clair pour observer la violation du nombre de baryons.

Les oscillations des neutrons pourraient montrer que les neutrons peuvent se transformer en leurs versions anti. Cela pourrait être une découverte significative dans la quête pour comprendre à la fois la matière ordinaire et la mystérieuse matière noire qui compose une part importante de l'univers.

#La Source de Spallation Européenne

L'ESS est en cours de construction à Lund, en Suède, et deviendra une installation de premier plan pour mener des expériences liées aux neutrons. Elle fournira des faisceaux de neutrons beaucoup plus brillants que toutes les sources actuelles. L'ESS utilisera un puissant accélérateur de particules qui génère un grand nombre de neutrons, permettant des expériences nécessitant une haute précision.

Cette installation abritera divers instruments conçus pour mener des recherches avancées en physique des particules. L'expérience HIBEAM-NNBAR est l'un des projets clés qui bénéficiera des capacités uniques de l'ESS.

#L'expérience HIBEAM-NNBAR

Le projet HIBEAM-NNBAR est divisé en deux phases principales. La première phase, appelée HIBEAM, se concentrera sur l'étude du comportement des neutrons stériles dans des conditions spécifiques, notamment en présence d'un champ magnétique. En créant différents environnements magnétiques, les scientifiques espèrent augmenter leurs chances de détecter comment les neutrons pourraient se transformer en d'autres formes.

La deuxième phase, NNBAR, vise à rechercher des oscillations de neutrons libres et d'antineutrons, augmentant ainsi la sensibilité de la recherche de la violation du nombre de baryons. Ces phases permettront un examen détaillé du comportement des neutrons qui pourrait révéler si le nombre de baryons peut être violé.

#Comment fonctionneront les expériences ?

Dans l'expérience HIBEAM-NNBAR, un flux de neutrons lents sera dirigé à travers différentes configurations conçues pour encourager la transition des neutrons vers les antineutrons. Ces transitions, si elles se produisent, seront marquées par des signes spécifiques comme l'annihilation des antineutrons lorsqu'ils entrent en collision avec de la matière normale.

La technologie de détection joue un rôle important dans ce processus. Des détecteurs spéciaux seront utilisés pour observer les conséquences des interactions des neutrons, cherchant des preuves que ces transitions ont eu lieu. Une méthode consiste à utiliser une cible en carbone où tout antineutron formé annihilerait, produisant un motif de particules connu sous le nom de pions.

#Le détecteur d'annihilation

La conception du détecteur d'annihilation comprend plusieurs composants clés. Il y aura une cible d'annihilation faite d'un disque en carbone, des suiveurs de particules chargées pour suivre les trajectoires des particules, et des systèmes supplémentaires pour différencier les différents types de particules produites lors des interactions.

Ce détecteur est crucial pour identifier les motifs de particules uniques qui pourraient survenir lors des potentielles Oscillations neutron-antineutron. En veillant à ce que chaque composant fonctionne ensemble, les chercheurs visent à capturer des signaux clairs de violation du nombre de baryons.

#Potentiel pour des mesures rares

En plus de rechercher des conversions de neutrons, le dispositif HIBEAM-NNBAR pourrait aussi observer des désintégrations rares de neutrons. Bien que le projet ne soit pas principalement centré sur ces désintégrations rares, la technologie développée pourrait permettre d'autres mesures intéressantes à côté.

Les scientifiques s'attendent à collecter suffisamment de données dans trois ans d'expériences pour faire des observations significatives. Bien que le nombre de neutrons disponibles sera bien inférieur à celui des expériences précédentes, chaque observation pourrait potentiellement mener à des nouvelles passionnantes en physique des particules.

#Importance de l'expérience

L'expérience HIBEAM-NNBAR promet d'éclairer des questions fondamentales en physique. Si des preuves de violation du nombre de baryons sont trouvées, cela pourrait remettre en question les théories existantes et mener à une meilleure compréhension de la matière noire et d'autres questions non résolues en science.

Découvrir comment les neutrons peuvent se transformer en leurs homologues antineutrons pourrait créer un pont entre différents domaines de la physique. En reliant le monde de la matière que l'on voit avec les formes mystérieuses de matière que l'on ne peut pas détecter, les scientifiques espèrent se rapprocher de l'explication du déséquilibre entre matière et antimatière dans l'univers.

#Conclusion

L'expérience HIBEAM-NNBAR trace un chemin vers un territoire passionnant dans l'étude de la physique des particules. À travers une enquête rigoureuse sur le comportement des neutrons et leurs transformations potentielles, le projet vise à révéler de nouvelles perspectives sur la violation du nombre de baryons et ses implications pour notre compréhension de l'univers.

Alors que l'ESS poursuit son développement, les expériences conduites là-bas pourraient finalement changer notre vision de certains des aspects les plus fondamentaux de l'univers, ouvrant une compréhension plus profonde de comment la matière se comporte et de la nature même de la réalité.