image: Illustration of the experimental measurement of the fine-structure constant. The background patterns in the image represent the actual Feynman diagrams used to help calculate the theoretical value of the electron magnetic moment anomaly (calculated using the fine-structure constant, among others). The scheme of the atom interferometer used for measuring the recoil velocity is represented in colour. view more
Credit: Pierre Cladé, Saïda Guellati-Khélifa et Tatsumi Aoyama
La validation et lapplication des théories physiques nécessitent lutilisation de grandeurs universelles : les constantes fondamentales. Une équipe de recherche française* vient deffectuer la mesure la plus précise à ce jour de la constante de structure fine, qui caractérise la force de linteraction entre la lumière et les particules élémentaires chargées, comme les électrons. Cette valeur est à présent attribuée avec 11 chiffres significatifs, améliorant dun facteur 3 la précision de la dernière mesure en date**. Les scientifiques ont atteint une telle exactitude en perfectionnant leur dispositif expérimental, afin de réduire les imprécisions et de contrôler les effets susceptibles de perturber la mesure. Lexpérience consiste à refroidir des atomes de rubidium à une température proche du zéro absolu. Ces derniers reculent lors de labsorption de photons lumineux à une vitesse qui dépend de leur masse et la mesure très précise de ce phénomène permet daffiner la connaissance de la constante de structure fine. Ces résultats, parus dans Nature le 3 décembre, ouvrent de nouvelles voies pour évaluer les prédictions théoriques du modèle standard***. Lutilisation de constantes plus précises pourrait permettre de répondre à des questions fondamentales comme celle de lorigine de la matière noire dans lUnivers.
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*- Les physiciens et physiciennes travaillent au Laboratoire Kastler Brossel (CNRS/Sorbonne Université/ENS Paris/Collège de France) et au Conservatoire national des arts et métiers (CNAM).
**- La nouvelle valeur de la constante de structure fine est
α-1= 137,035999206 (avec une précision relative de 81 parties par trillions)
***- Le modèle standard de la physique des particules étudie les composants élémentaires de la matière.
Journal
Nature