L’Univers regorge de mystères, et le plus grand d'entre eux est probablement celui de sa création. Mais une découverte sur l'antimatière vient d’être réalisée par des chercheurs du CERN et celle-ci pourrait bien constituer une avancée majeure pour notre compréhension des lois fondamentales du cosmos. Voici laquelle.

C’est historique : des physiciens du CERN viennent de créer le tout premier qubit d’antimatière. C’est la première fois que des scientifiques parviennent à réaliser l’exploit de maintenir un antiproton en superposition quantique, créant ainsi le fameux qubit d’antimatière.

Cet exploit a été réalisé par des chercheurs au CERN – qui abrite le plus grand accélérateur de particules au monde, le Grand collisionneur de hadrons. Et la création de ce qubit d’antimatière pourrait bien constituer une avancée cruciale dans l’étude des lois fondamentales de l’Univers.

Une avancée majeure pour comprendre les lois fondamentales de l’Univers

Si on vous dit qubit, vous pensez peut-être, à raison, informatique quantique. En effet, le qubit est une version quantique d’un octet. Mais avec cet exploit, il ne s’agit pas d’informatique quantique, mais de compréhension de la formation de l’Univers. Les scientifiques qui ont créé le premier qubit d’antimatière travaillent sur l’expérience BASE, qui vise à vérifier la symétrie charge-parité-temps (CPT) des particules et de leurs antiparticules (ici les protons et les antiprotons). D’après cette loi, une particule et son antiparticule devraient ressentir les lois de la physique (gravité, électromagnétisme…) de la même manière. En théorie donc, avec l’apparition de l'Univers, les particules d'antimatière ou de matière ordinaire avaient une chance sur deux d’apparaître. Mais en pratique, ce n’est pas ce qu’il s’est passé : l’Univers contient presque exclusivement de la matière. C’est cette étrangeté du cosmos que cherchent à comprendre les scientifiques.

L’antimatière et la matière s’annihilent dès qu’elles se touchent. Pour éviter cela, Space.com explique que les scientifiques de l’expérience BASE utilisent des pièges de Penning, qui immobilisent les antiprotons à l’aide de champs électriques et magnétiques ultra-précis. En physique quantique, une particule possède toutes les propriétés possibles en même temps (comme le fameux chat de Schrödinger), mais cet état superposé disparaît dès qu’on l’observe : c’est la décohérence. En donnant la juste quantité d’énergie à un antiproton fermement piégé, les chercheurs ont réussi à le maintenir dans cet état de superposition sans décohérence pendant près de 50 secondes — un record pour l’antimatière. C’est ainsi qu’ils ont créé le tout premier qubit d’antimatière.

Le but de cette expérience ? Tester si les propriétés quantiques d’un antiproton en superposition sont symétriques à celles d’un proton. Les chercheurs espèrent ainsi détecter une violation – même infime – de la symétrie CPT qui expliquerait pourquoi la matière a pris le dessus sur l’antimatière après le Big Bang.

Et ensuite ? Pour le moment, les expériences BASE se déroulent au CERN puisque l’antimatière est créée dans le Grand collisionneur de hadrons. La prochaine phase, BASE-STEP, reposera sur un dispositif composé d’un piège de Penning portable afin de déplacer les antiprotons hors du CERN vers des laboratoires optimisés permettant de prendre des mesures encore plus précises. Cette expérience pourrait bien marquer un tournant décisif dans notre compréhension de la création de l’Univers.