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Les physiciens du CERN ont montré que l’antimatière tombe sous l’effet de la gravité, tout comme la matière ordinaire, selon un nouvel article publié dans la revue Nature. Ce n’est pas un résultat particulièrement surprenant – cela aurait été énorme Si l’on avait découvert que l’antimatière était repoussée par la gravité et « tombait » vers le haut, cette nouvelle nous en apprend un peu plus sur l’antimatière et rapproche les physiciens de la résolution de l’un des mystères les plus insaisissables entourant les premiers instants de notre univers.
Comme son nom l’indique, l’antimatière est exactement le contraire de la matière ordinaire, car elle est constituée d’antiparticules au lieu de particules ordinaires. Ces antiparticules ont une masse identique à leurs homologues ordinaires. Mais tout comme se regarder dans un miroir inverse la gauche et la droite, les charges électriques des antiparticules sont inversées. Ainsi, un antiélectron aurait une charge positive au lieu d’une charge négative, tandis qu’un antiproton aurait une charge négative au lieu d’une charge positive. Lorsque l’antimatière rencontre la matière, les deux particules sont annihilées et leurs masses combinées sont converties en énergie pure. (C’est ce qui alimente l’USS fictif EntrepriseComme n’importe quel Star Trek un fan peut vous le dire.)
Pour autant que nous le sachions, l’antimatière n’existe pas naturellement dans l’univers connu, même si nous pouvons désormais en créer de petites quantités dans des endroits comme l’usine d’antimatière du CERN. Mais les scientifiques pensent que 10 milliardièmes de seconde après le Big Bang, il y avait une abondance d’antimatière. L’univers naissant était incroyablement chaud et infiniment dense, à tel point que l’énergie et la masse étaient pratiquement interchangeables. De nouvelles particules et antiparticules étaient constamment créées et se précipitaient, comme des kamikazes, vers leurs pôles opposés les plus proches, annihilant ainsi la matière et l’antimatière en énergie dans une grande guerre d’usure cosmique.
L’affaire a gagné. À un moment donné, au cours de ces premières fractions de seconde, pour des raisons qui continuent à intriguer les scientifiques, un petit surplus de matière est apparu. Même ce minuscule déséquilibre était suffisant pour éliminer toute l’antimatière de l’univers en une seconde environ. Au fur et à mesure de l’expansion de l’univers, la température a commencé à baisser rapidement jusqu’à devenir trop basse pour créer de nouvelles paires de particules et d’antiparticules. Il ne restait qu’une petite quantité de particules de matière « restantes » ; tout le reste avait été anéanti et leurs masses étaient émises sous forme de radiations. Ces morceaux constituent les étoiles, les planètes, les astéroïdes et à peu près tous les autres objets observables dans l’univers.
CERN
C’est ce qu’on appelle le problème de la baryogenèse, et pour que les physiciens puissent un jour résoudre ce mystère, ils doivent d’abord déterminer expérimentalement diverses propriétés de l’antimatière, comme la manière dont elle réagit à la gravité. « L’antimatière est tout simplement la substance la plus cool et la plus mystérieuse que vous puissiez imaginer », a déclaré à BBC News le co-auteur Jeffrey Hangst, physicien à l’Université d’Aarhus au Danemark et fondateur de la collaboration ALPHA. « D’après ce que nous comprenons, vous pourriez construire un univers comme le nôtre avec vous et moi, composé uniquement d’antimatière. C’est tout simplement inspirant à aborder ; c’est l’une des questions ouvertes les plus fondamentales sur ce qu’est cette substance et comment elle se comporte. »
Albert Einstein a développé sa théorie de la relativité générale bien avant la découverte par Carl Anderson de la première particule d’antimatière (le positron, c’est-à-dire un anti-électron) en 1932. Cette théorie traite toute la matière de la même manière, donc selon GR, l’antimatière devrait répondre juste comme la matière à la force de gravité. Mais certains physiciens se sont demandé si l’antimatière pourrait plutôt être repoussée par la gravité. De nombreuses mesures indirectes effectuées au fil des ans ont confirmé la prédiction d’Einstein, mais aucun résultat d’observation direct n’a été obtenu jusqu’à présent, grâce à l’expérience ALPHA du CERN.