LA RECHERCHE DE L’ANTIMONDE
Où est donc passée l’antimatière ? De fait, elle a disparu dés les débuts de l’aventure de l’Univers. A l’origine, elle faisait partie intégrante de la soupe originelle. Sauf qu’en nombre, elle était dépassée un tout tout et encore tout petit peu par sa rivale, la matière. Ainsi pour un milliard d’antiparticules, on comptait un milliard plus une particules. Et comme lorsqu’une particule rencontre une antiparticule, les deux s’annihilent, eh bien c’est le plus grand nombre qui l’a emporté. Donc, l’affaire est réglée et on n’en parle plus ? Que nenni, l’antimatière se reconstitue à tout instant ! Par exemple, dans toute étoile, à chaque début de chaîne proton-proton, deux noyaux d’hydrogène (protons) fusionnent pour donner un noyau de deutérium, en émettant un positron et un neutrino. Ces positrons peuvent également être le fruit de collisions de rayons cosmiques au niveau de notre atmosphère.
Or, le positron est l’antiparticule de l’électron. Les deux particules ont une masse identique, mais des charges opposées. Et quand les deux interagissent, elles s’annihilent dans un sursaut d’énergie produisant deux rayons gamma. Si d’aventure une personne serrait la main d’une antipersonne, les deux s’annihileraient dans un épouvantable sursaut d’énergie !
Notre ami Dirac déduisit de tout cela que chaque particule de matière avait son vis-à-vis dans le monde de l’antimatière. Particule et antiparticule se ressemblent mais la charge électrique est opposée. Mais à l’époque de Dirac, le positron point n’était connu ; on parlait alors d’antiparticule. Mais, un peu plus tard, en 1932, Carl Anderson réussit à mettre le positron en évidence, à l’aide d’une chambre à brouillard. Sur le cliché joint, on voit qu’une particule chargée comme un électron laissait une trace de gouttelettes d’eau (en rouge pour les besoins de la compréhension) dépendant de la charge et du champ magnétique appliqué. Par contre, d’autres particules avaient une trajectoire courbée (en vert pour les besoins de la compréhension) en sens inverse. On calcule sa masse, c’est le positron !
Et puis, on poursuivit l’étude de l’antimatière. Ainsi, en 1995, le programme Lear voit neuf atomes d’antihydrogène isolés pour la première fois dans l’anneau du Lear, au Cern. En 2002, le programme Athena parvient à produire 50 000 atomes d’antihydrogène de basse énergie. En 2011, programme Alpha, les atomes d’antihydrogène sont stabilisés pendant plus de 16 minutes. En 2016, le programme Gbar entend nous dire la façon dont chute l’antimatière. L’antioeuf lâché s’écraserait-il au plafond ou sur le carrelage de la cuisine, comme pour un œuf ordinaire ?
Ainsi, Gbar va traquer le comportement de l’antihydrogène. Cependant, pour prétendre effectuer avec brio des expériences sur l’antimatière, il faut user de ruses de sioux. Ainsi, l’antihydrogène est un atome neutre, donc difficile à manipuler. Or, une particule dotée d’une charge électrique se met d’emblée en mouvement dans un champ électromagnétique. Eh bien, qu’à cela ne tienne, il nous faut fabriquer d’abord des ions antihydrogène. Ainsi, nous aurons un atome d’antihydrogène affublé d’un positron. Du coup, l’ion antihydrogène est chargé +. Eh oui pardi, il possède un antiproton, chargé -, et deux positrons, chargés +. Cet atome peut alors être facilement acheminé dans la cuve. Un faisceau laser vient ôter le positron superflu. La chute de l’antihydrogène peut commencer. Lorsqu’il percute le plancher (constitué de matière classique), il s’annihile en créant de nouvelles particules. Notre cuve est entourée de détecteurs capables d’identifier les particules résultantes et ainsi de reconstituer la chute de l’antihydrogène. Sachant que rien ne présage qu’elle soit similaire à celle de l’atome d’hydrogène. La moindre différence de comportement permet de valider des hypothèses sur la nature de l’antimatière et de tirer ainsi des plans sur la comète !
Dans le monde classique, à chaque fois qu’une quantité de gaz s’isole et s’effondre sous sa propre gravité, une étoile se forme. Rien de tel avec l’antigravité où l’antimatière (antihydrogène et antihélium) ne ferait que s’étendre, formant un gaz ténu et froid. Or, il existe bien une force répulsive, baptisée « énergie sombre ». Et si cette force avait l’antimatière pour origine ? Tout cela pourrait également expliquer (en partie) l’inflation primordiale qui a eu lieu juste après le Big Bang.
Mais, minute papillon, on ne peut préjuger des résultats de Gbar. L’expérience demeure le juge de paix ultime !
Toujours est-il que si les résultats de Gbar vont dans le sens précité, cela voudrait dire que l’antimatière ne s’est pas volatilisée, comme ça, dans les premiers instants de l’Univers. Faudrait-il alors remettre en cause tout le modèle standard ?
L’affaire n’est pas finie…
Ci-dessous :
L’antipomme de Newton chute-t-elle vers le bas ou fuit-elle vers le haut ?
Carl Anderson met le positron en évidence.
L’expérience ALPHA auprès du décélérateur d'antiprotons (AD) du CERN.
L’expérience Gbar : Le dispositif Sophi a pour rôle de trier à l'aide d'un aimant les positrons parmi les particules sortant de la cible. L’ion peut être ralenti à des vitesses de l’ordre du mètre par seconde, ce qui équivaut à une température de quelques millionièmes de kelvins, donc très proche du zéro absolu. |
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