Nouvelle limite sur la variation de la constante de structure fine
Dans le cadre d’une collaboration franco-américaine incluant l’Université du Minnesota, le Centre de Spectrométrie Nucléaire et de Spectrométrie de Masse (CSNSM), l’Institut d’Astrophysique de Paris (IAP) et le Service d’Astrophysique du CEA-DAPNIA, une équipe de chercheurs vient de montrer qu’une des constantes fondamentales de la physique, la constante de structure fine (qui gouverne l’interaction électromagnétique) n’a pas varié de plus d’une partie sur dix millions depuis la formation du Système Solaire. Cette limite est un élément très important pour toutes les théories développées à l’heure actuelle qui cherchent à dépasser les modèles standards de la physique des particules et de la cosmologie (supercordes et branes) et qui, pour certaines, prédisent des variations notables des « constantes » physiques.
Les scientifiques ont étudié en détail les variations des périodes radioactives (1) qu’entraîneraient des modifications des constantes de couplages. Le noyau le plus sensible est le Rhénium-187 (2), comme l’avait déjà pressenti F. Dyson dès 1972, dont la durée de demi-vie (3) est de 41,6 milliards d’années.
Aidés par les spécialistes français, G. Manhes et J.L. Birk, ils ont également pu tirer parti des analyses détaillées du couple chronométrique Osmium-187/ Rhenium-187, mesuré dans les météorites et ils ont obtenu ainsi des contraintes très précises qui ont suscité l’attention des théoriciens de la gravité et des supercordes.
Auteurs:K. A. Olive, M. Pospelov, Y.-Z. Qian, A. Coc, M. Casse, E. Vangioni-Flam
Physical Review, D66, 045022, 2002 (hep-ph/0205269)
(1) Les atomes qui constituent les différents éléments chimiques ne sont pas tous stables. Certains se désintègrent spontanément en émettant des rayonnement très pénétrants. Ce comportement instable est désigné sous le terme de « radioactivité« . La période de radioactivité mesure la vitesse de desintégration.
(2) Chaque atome est constitué d’un noyau composé de protons et de neutrons, entouré d’un nuage d’électrons. Il est caractérise par deux nombres : le nombre de masse qui mesure le nombre total de neutrons et protons dans le noyau et le nombre atomique qui mesure le nombre de protons. Chaque élément chimique a un nombre fixe de protons mais peut avoir un nombre variable de neutrons. Chaque combinaison formée est alors un « isotope » de l’élément chimique. L’élément Rhenium-187 est ainsi caractérisé par un nombre de masse de 187 et un nombre atomique de 75, l’Osmium 187 le même nombre de masse mais un nombre atomique de 76 (voir aussi « la classification des éléments« )
(3) La demi-durée de vie d’un élément instable est le temps au bout duquel la quantité d’atomes est divisée par deux. Il peut se compter en milliards d’années.