L'atome d'hélium est comme une corde tendue : chaque note qu'il émet est strictement prédite par la théorie. Mais ces dernières années, des mesures précises de l'une de ces « notes » — l'énergie nécessaire pour arracher un électron à un atome d'hélium excité — ont commencé à sonner légèrement plus haut que prévu. L'écart est infime, mais il se répète dans différents isotopes de l'hélium, et le hasard ne peut plus l'expliquer : 9 sigma, c'est comme si une pièce tombait sur pile cent fois de suite.
Une explication possible est une nouvelle particule, légère et insaisissable, qui « ajusterait » légèrement le ressort de l'interaction entre les électrons et le noyau. Une telle particule ne fait pas partie du modèle standard, mais si elle existe, elle devrait influencer non seulement l'hélium, mais aussi d'autres systèmes où des électrons sont liés à des antiparticules. Les auteurs de l'étude ont calculé comment une particule hypothétique décalerait les niveaux d'énergie dans le positronium — un atome où, au lieu d'un proton, c'est un positron, son antiparticule, qui tourne autour d'un électron.
Les calculs montrent que si la nouvelle particule est réellement responsable de l'anomalie de l'hélium, la fréquence de transition entre deux états du positronium devrait se décaler de 0,25 à 0,85 MHz. C'est peu — mais les méthodes spectroscopiques modernes sont capables de détecter de tels décalages. Une expérience pour vérifier cette prédiction serait un test décisif : si le décalage se confirme, une nouvelle force, inexplicable par les particules connues, ferait son apparition en physique.
Le ressort, légèrement étiré dans l'hélium, devrait aussi vibrer dans le positronium. Entendrons-nous cette vibration ? L'expérience nous le dira.
Le positronium a été découvert pour la première fois en 1951 par Martin Deutsch et n'existe que pendant environ 140 nanosecondes avant que l'électron et le positron ne s'annihilent en émettant des rayons gamma.