Les possibles antihélies observés par AMS-02 sur l’ISS

L’observation de l’antimatière dans les rayons cosmiques est l’un des objectifs clés du détecteur AMS-02 (Alpha Magnetic Spectrometer) installé sur la Station spatiale internationale (ISS), dirigé par Samuel Ting, prix Nobel de physique en 1976. En 2023, on a détecté environ 3,9 millions de positrons et environ 1,1 million d’antiprotons. Sans aucune trace officielle d’antihélium, d’anticarbone ou d’antioxygène (indice; PDF). Cependant, depuis 2016, Ting a souligné dans toutes ses conférences qu’il existe des signes non officiels d’antihélium, à la fois antihélium-3 et antihélium-4. Mais ces signes nécessitent une confirmation de la part de la future mise à jour AMS-02.2, qui devrait être installée sur l’ISS en 2026. Malgré cela, pour de nombreux physiciens théoriciens, l’idée qu’il existe des signes non officiels d’antihélium est très juteuse. C’est pourquoi vous aurez lu des nouvelles récentes comme Alberto Milo, “De l’antimatière est détectée sur la Station spatiale internationale et de nouvelles théories commencent à se développer”, National Geographic, 02 août 2024; José Manuel Nieves, “D’étranges particules d’antimatière capturées sur la Station spatiale déroutent les scientifiques”, ABC, 04 août 2024; Jorge Garay, “Personne ne sait d’où vient l’antimatière trouvée près de la Terre, mais une hypothèse audacieuse pointe vers la matière noire”, Wired.com, 05 août 2024; parmi tant d’autres. Je suis désolé, mais tous ces gros titres sont complètement faux. AMS-02 n’a pas détecté d’antihélium. Place. Un seul nouvel article théorique a été publié dans Examen physique D à propos d’une nouvelle explication exotique, une autre parmi tant d’autres publiées depuis 2016, pour les indices évoqués par Ting dans ses discours. Mais ne croyez pas les gros titres, l’antihélium n’a pas été détecté. Jusqu’en 2030 au plus tôt, on ne saura pas si AMS-02.2 confirme ou infirme les preuves actuelles.

Les indications supposées faisaient état d’environ 9 antihélies début 2022, observés au rythme d’un par an (il y en aura donc maintenant environ 10). Le premier a été annoncé par Ting en 2016 [indico; PDF] avec une charge de −2 et une masse de 2,96 ± 0,33 GeV/c², ce qui indiquait un antihélium-3 ; son impulsion linéaire était de 40,3 ± 2,9 GeV/c, ce qui implique une vitesse de 0,9973 ± 0,0005 c (la vitesse de la lumière dans le vide). Le problème était que le rapport signal/bruit était trop faible pour confirmer une détection ferme (tous les détecteurs affichent des signaux parasites). En 2019, huit ont été annoncés [indico; PDF]dont un avec une charge de −2,05 ± 0,05 et une masse de 3,81 ± 0,29 GeV/c², qui pointait vers un antihélium-4.

En février 2022, il a été annoncé qu’il y en avait déjà neuf [indico; PDF], montrant une figure avec le spectre énergétique des neuf candidats entre 2 et 5 GeV/c². Ce sont les seuls événements détectés par AMS-02 avec des masses comprises entre 0 et 10 GeV/c². Comme vous pouvez le voir sur la figure, en plus des deux événements précédents de ≈ 3 GeV/c² (anti-He-3) et ≈ 4 GeV/c² (anti-He-4), il y en a deux entre 2 et 3 GeV/ c² (peut-être anti-He-3), trois entre 3 et 4 GeV/c² (impossible de savoir s’ils sont anti-He-3 ou anti-He-4), et deux entre 4 et 5 GeV/c² (peut-être anti-He-3). -Il-4) . Mais il reste impossible d’exclure qu’il s’agisse d’erreurs instrumentales, d’observations parasites provenant de détecteurs qui se produisent une fois sur cent millions d’événements de type hélium (He-3 ou He-4). Avec une statistique anti-hélium aussi faible, la seule chose que l’on puisse dire est qu’il faudra attendre environ trois ans de collecte de données de la future mise à jour AMS-02.2, qui a été conçue, entre autres, pour discerner si ces détections Ils sont fermes.

En attendant que le signal observé par AMS-02 soit confirmé, toutes les explications potentielles sont des tirs en l’air pour voir si un lièvre tombe. Le nouveau travail a reçu un écho pour son titre curieux, “antinucléosynthèse de type boule de feu”, mais il propose une hypothèse trop exotique et déraisonnable. Une physique hypothétique au-delà du modèle standard est proposée, produisant de grandes quantités d’antiquarks au cours de la nucléosynthèse primordiale, donnant lieu à une antinucléosynthèse qui produirait un excès de noyaux d’antihélium-4 et d’antihélium-3. Comme nouveauté, un rapport ∼2∶1 entre anti-He-3 et anti-He-4 est prédit. Malheureusement pour ces théoriciens, comme je vous l’ai montré dans le spectre de l’AMS-02, rien n’indique qu’il y ait deux fois plus d’anti-He-3 que d’anti-He-4 (le spectre des hypothétiques détections de l’AMS-02). 02 pointe vers un quotient ∼1∶1). Par conséquent, évidemment, je ne recommande de lire le nouvel article que si vous aimez les articles théoriques avec des propositions exotiques et des titres accrocheurs ; dans ce cas, vous apprécierez Michael A. Fedderke, David E. Kaplan, …, Erwin H. Tanin, “Fireball antinucléosynthesis”, Phys Rev. D 109 : 123028 (21 juin 2024), doi : https://doi.org/10.1103/PhysRevD.109.123028, arXiv:2402.15581 [hep-ph] (23 février 2024). Il existe par ailleurs de nombreux articles bien plus intéressants sur les rayons cosmiques dans la littérature récente.