Espace & Particules (6-7/2020)

Première preuve expérimentale de l’existence d’une matière exotique
Une coopération internationale réunissant l’Institut Max-Planck d’optique quantique (MPQ), l’Institut Paul Scherrer (PSI) et le CERN est parvenue à créer un atome artificiel d’hélium pionique, dans lequel l’un de ses deux électrons a été remplacé par un pion. Cet atome exotique a été obtenu au bout de huit ans de recherches, à la source de pions du PSI. Les chercheurs ont publié leurs résultats dans revue Nature.
Les pions ou mésons π sont des particules constituées d’une paire quark-antiquark. Ce ne sont donc pas des particules élémentaires, contrairement aux électrons, ce qui rend cette synthèse d’autant plus étonnante. Les pions, qui jouent un rôle décisif dans la cohésion du noyau atomique, pourraient contribuer à élucider certaines incohérences du modèle standard de la physique des particules. Ils ont des applications en radiothérapie.
L’existence de l’hélium pionique avait été prédite sur le plan théorique en 1964 déjà. Des expériences avaient alors mis en évidence certains éléments suggérant son existence. Mais on considérait comme extrêmement difficile de réussir à prouver l’exactitude de cette prédiction de manière expérimentale. Les atomes exotiques, dans lesquels des électrons ont été remplacés par d’autres particules, permettent de scruter en profondeur l’univers quantique.

Un scénario pour l’origine de ’Oumuamua
Grâce à des simulations numériques, deux chercheurs, Zhang Yun de l’Académie chinoise des sciences et Doug Lin de l’université de Californie, ont élaboré un scénario faisant intervenir les forces de marée d’une naine rouge pour rendre compte des étranges caractéristiques de ’Oumuamua – une forme de cigare, une surface pauvre en eau et une vitesse importante –, l’objet interstellaire découvert dans le Système solaire en 2017.
Pour résoudre cette énigme, les chercheurs ont fait intervenir le passage très rapproché d’un corps constitué d’un agrégat de roches et de glace qui, en s’approchant à quelques centaines de milliers de kilomètres de son étoile, a été déformé, puis brisé sous l’effet des forces de marée. Il aurait ensuite été éjecté de sa trajectoire. Le passage à proximité de l’étoile aurait provoqué la formation d’une croûte de silicate qui a été observée, mais ’Oumuamua contiendrait quand même à plus d’un mètre de profondeur sous la croûte, un réservoir de glace, que ce soit d’eau ou de composés carbonés comme le monoxyde ou le dioxyde de carbone.
Même si ’Oumuamua n’a pas présenté d’activité cométaire observée par les télescopes, les astronomes avaient tout de même constaté, lorsque l’objet interstellaire s’était approché du Soleil, une petite accélération anormale, dont ne pouvait rendre compte l’attraction des corps du Système solaire. On peut expliquer cette anomalie par un faible dégazage qui se serait tout de même produit, ce qui est cohérent avec le scénario faisant de ’Oumuamua un corps cométaire.