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Production de positronium dans un état de longue durée de vie

publié le , mis à jour le

Production de positronium dans un état de longue durée de vie

L’étude de l’antimatière permet d’aborder l’effet de la gravité sur l’antimatière ou d’étudier la symétrie matière/antimatière. Au CERN, plusieurs équipes étudient l’antihydrogène et le positronium (paire e+-e-) dans ce but.


Le positronium a une durée de vie trop courte (142ns) dans l’état fondamentale triplet 1s pour que l’effet de la gravité soit notable. Il est donc nécessaire de former des états de plus longue durée de vie comme l’état métastable triplet 2s qui a une durée de vie supérieure à la microseconde.


Une étape de stabilisation du positronium vient d’être franchie par l’expérience AEGIS (Antimatter Experiment : Gravity, Interferometry, Spectroscopy) qui vient de démontrer la formation de Positronium dans l’état métastable 2s (par desexcitation de l’état 3p excité par un laser pulsé à 205 nm). Cela permettra d’étudier le comportement de l’antimatière sous l’effet de la gravité en réalisant un interféromètre atomique. A plus long terme nous pouvons envisager un refroidissement laser du positronium ainsi que la création d’un condensat de Bose-Einstein avec l’éventualité de réaliser, via l’annihilation du positronium , un laser à rayon-gamma.



Figure : Schéma partiel des niveaux d’énergie du positronium avec une excitation vers n=3 (flèche verte) et les processus de désexcitation attendus (flèches rouges) notamment vers l’état métastable 2s


En savoir plus : Producing long-lived 23S positronium via 33P laser excitation in magnetic and electric fields, S. Aghion et al. (AEgIS Collaboration), Phys. Rev. A 98, 013402 (2018).


Contact : Daniel Comparat (MFC)