Une étude, dont les résultats ont été publiés dans la revue Nature Communications, rend compte de l'expérience ASACUSA au CERN, qui a réussi pour la première fois à produire un faisceau d’atomes d’antihydrogène: en effet, 80 atomes d’antihydrogène ont été détectés de façon non ambiguë «à 2,7 mètres de leur lieu de production, soit en un point où l’influence des champs magnétiques utilisés initialement pour produire les antiatomes est faible». Ce résultat constitue «une avancée importante sur la voie d’une spectroscopie hyperfine précise des atomes d’antihydrogène».

Alors que «l’antimatière primordiale n’a jamais été observée jusqu’à présent dans l’Univers» et «que son absence reste une énigme scientifique majeure», il est possible «de produire des quantités significatives d’antihydrogène dans des expériences au CERN en mélangeant des antiélectrons (positons) et des antiprotons de basse énergie produits par le Décélérateur d’antiprotons». D'après la théorie, les spectres de l’hydrogène et de l’antihydrogène devraient être identiques, aussi «la moindre différence entre ces spectres constituerait d’emblée une ouverture sur une nouvelle physique, et pourrait contribuer à résoudre le mystère de l’antimatière».

Comme «la matière et l’antimatière s’annihilent immédiatement en présence l'une de l'autre», le premier défi «est de tenir les antiatomes à distance de la matière ordinaire». Pour y répondre, «les expériences tirent parti des propriétés magnétiques de l’antihydrogène (semblables à celles de l’hydrogène) et utilisent des champs magnétiques non uniformes très intenses pour piéger les antiatomes suffisamment longtemps pour pouvoir les étudier».

Du fait que «les gradients magnétiques élevés dégradent les propriétés spectroscopiques des antiatomes», la collaboration ASACUSA «a mis au point un dispositif innovant permettant de transférer les atomes d’antihydrogène dans une région où ils peuvent être étudiés en vol, à distance du champ magnétique intense» afin de «permettre une spectroscopie haute résolution de bonne qualité». C'était un autre défi, car les atomes d’antihydrogène n’ayant pas de charge, les déplacer en les faisant sortir de leur piège était une difficulté.

Ce succès est très prometteur «pour les études de haute précision des atomes d’antihydrogène, en particulier la structure hyperfine, l’une des deux propriétés spectroscopiques les mieux connues de l’hydrogène», car la mesure de «cette structure dans l’antihydrogène constituera le moyen le plus précis d’étudier la symétrie matière-antimatière». Ceci dit, en ce qui concerne l’expérience ASACUSA, «la prochaine étape consistera à optimiser l’intensité et l’énergie cinétique des faisceaux d’antihydrogène, et à mieux comprendre leur état quantique».