Recherche avec des muons

L’accélérateur de protons à haute intensité HIPA permet à l’Institut Paul Scherrer PSI de produire des particules élémentaires pour élucider la structure de notre univers. Les chercheurs utilisent des pions, des muons et des neutrons pour vérifier la validité du modèle standard de la physique des particules.

Si l’on réduit le format des composants électroniques, malheureusement, ils chauffent. En termes de miniaturisation, la limite du techniquement faisable sera aussi bientôt atteinte. Au PSI, Gabriel Aeppli et Christian Rüegg travaillent à de nouvelles solutions physiques pour améliorer les performances des mémoires de données et des ordinateurs.

Les muons permettent d’étudier les matériaux de l’électronique du futur. Entretien sur la spécificité de ces particules élémentaires avec Alex Amato et Thomas Prokscha, chercheurs à l'Institut Paul Scherrer PSI.

Aldo Antognini a la physique et la convivialité dans le sang. Aldo Antognini, chercheur au PSI, a reçu plus de 2 200 000 francs de l’UE pour sa nouvelle expérience. Son objectif: déterminer la répartition du magnétisme dans le proton. Pour y arriver, ce physicien des particules devra mettre ses talents scientifiques et techniques à contribution, mais aussi son entregent.

Le deutéron – tout comme le proton – est plus petit qu’on ne l’imaginait jusqu’iciLe deutéron – l’un des noyaux atomiques les plus simples, composé seulement d’un proton et d’un neutron – est nettement plus petit qu’on ne l’avait imaginé jusqu’ici. Ce nouveau résultat de recherche va dans le même sens qu’une étude datant de 2010, dans le cadre de laquelle le proton avait été mesuré à l’Institut Paul Scherrer PSI également: la valeur découverte s’était avérée plus petite que celle à laquelle on s’attendait. Le résultat de 2010 avait marqué le début de ce qu’on appelle depuis l’énigme du rayon du proton.

La rareté d’une désintégration de particules a été mesuréeDans le cadre de l’expérience MEG, des chercheurs du PSI sont à la recherche d’une voie de désintégration extrêmement rare de certaines particules élémentaires appelées muons. Pour être plus précis, ils chiffrent cette improbabilité. Leur tout dernier résultat: cette désintégration se produit dans moins d’un cas sur 2,4 milliards. Ce résultat permet aux physiciens théoriciens de trier, parmi les hypothèses visant à décrire l’univers, celles qui résistent à la confrontation avec la réalité.

Que fait un physicien lorsque son expérience nécessite un chronométrage d’une extrême précision? D’une précision telle que l’électronique existante n’est pratiquement d’aucun secours? Un chercheur de l’Institut Paul Scherrer PSI a décidé sans autre forme de procès de développer lui-même une solution: sa puce électronique de haute précision, baptisée DRS4, pourrait bien permettre de déchiffrer les lois physiques qui gouvernent notre univers tout entier. Incidemment, elle permet aujourd’hui déjà aux médecins de localiser des tumeurs cérébrales de manière extrêmement précise.

Des chercheurs de l’Institut Paul Scherrer (PSI) ont créé un matériau artificiel à partir d’un milliard de minuscules aimants. Fait étonnant : il s’avère à présent que les propriétés magnétiques de ce métamatériau changent avec la température de sorte qu’il peut prendre des états différents, semblable à l’eau qui a un état gazeux, un état liquide et un état solide.

Une équipe internationale de chercheurs a montré pour la première fois comment rendre magnétiques des matériaux comme le cuivre, qui sont non magnétiques à l'état naturel. La découverte pourrait contribuer au développement d'aimants novateurs pour les applications techniques les plus diverses. Les mesures qui se sont avérées décisives pour comprendre le phénomène ont été menées au PSI. Il s'agit du seul site où les processus magnétiques peuvent être étudiés au cœur des matériaux de manière suffisamment détaillée.

Teaser: Recherche sur les matériaux, physique des particules, biologie moléculaire, archéologie : depuis 40 ans, le grand accélérateur de protons de l’Institut Paul Scherrer (PSI) rend possible de la recherche de pointe dans différents domaines.

Un processus extrêmement rare devrait déterminer quelle sera, à l’avenir, la théorie la plus adéquate pour décrire notre univers. Ce processus, c’est une désintégration bien particulière d’un type de particule élémentaire : les muons. Ces particules ne vivent guère longtemps et se désintègrent en d’autres particules différentes. Alors qu’un modèle théorique interdit pratiquement un processus bien particulier de désintégration des muons, un autre modèle théorique l’autorise. Quelle théorie est la bonne ? Des physiciens de l’Institut Paul Scherrer ont fait un pas en avant dans cette énigme, grâce à l’observation extrêmement précise de plusieurs centaines de milliards de désintégrations. Ils ont publié leurs résultats dans la revue spécialisée « Physical Review Letters ».

Les muons sont des particules élémentaires instables, qui permettent aux chercheurs d’étudier la structure de la matière. Ils leur fournissent des informations sur les processus qui se jouent au cœur de certains matériaux modernes, sur les propriétés des particules élémentaires et sur les structures fondamentales du monde physique. De nombreuses expériences utilisant des muons ne sont possibles qu’à l’Institut Paul Scherrer, car le PSI dispose de faisceaux de muons particulièrement intenses.

Une équipe de recherche internationale a confirmé, par des mesures de spectroscopie laser sur l’hydrogène exotique, que la taille du proton était bien plus petite que prévue. L’expérience a eu lieu à l'institut Paul Scherrer (PSI). Le PSI est à présent le seul centre de recherche au monde à produire un nombre suffisant de muons pour fabriquer des atomes d’hydrogène exotiques à partir de protons et de muons et d'effectuer de telles recherches.

Une équipe de recherche internationale a déterminé avec une grande précision la participation du proton à l’interaction faible (une des quatre forces fondamentales de la nature). Les résultats confirment les prédictions théoriques du modèle standard de la physique des particules. Lors de l'expérience, il a été mesuré la probabilité de capture des muons par des protons. Ce processus est gouverné par l’interaction faible. L'expérience a été réalisée à l'Institut Paul Scherrer PSI, le seul endroit au monde produisant suffisamment de muons pour permettre une expérience sur une durée raisonnable.