Les scientifiques s’intéressent de près à l’antimatière « manquante »

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Lorsque l’univers est apparu, il y a quelque 13,7 milliards d’années, le Big Bang a généré autant de matière que d’antimatière. Du moins, selon la théorie acceptée en physique.

Et pourtant, selon tout ce que nous pouvons observer aujourd’hui dans le cosmos, du plus petit insecte terrestre à la plus grande étoile, est formé de particules de matière, alors que les particules jumelles d’antimatière sont introuvables.

Mercredi, des chercheurs travaillant à l’accélérateur de particules du CERN, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, ont annoncé s’être rapprochés un peu plus près d’une solution à ce mystère, à l’aide d’observations sans précédent d’une particule d’antimatière créée en laboratoire – un atome d’antihydrogène.

« Nous cherchons à savoir si l’hydrogène dans la matière et l’antihydrogène dans l’antimatière se comportent de la même façon », a ainsi déclaré Jeffrey Hangst, qui participe à l’expérience ALPHA du CERN.

Trouver ne serait-ce qu’une toute petite différence pourrait aider à expliquer l’apparente disparité entre la matière et l’antimatière et ébranlerait le Modèle physique standard – la théorie la plus en vogue sur les particules fondamentales qui composent l’univers et les forces qui les gouvernent.

Mais, de façon un peu décevante, « le test le plus précis à ce jour » n’a pas permis de découvrir de différence entre les deux atomes. Du moins, pas pour l’instant.

« Jusqu’à maintenant, les deux particules sont similaires », a indiqué M. Hangst dans une vidéo préparée par le CERN.

Le Modèle standard, qui décrit la composition et le comportement de l’univers visible, n’a pas d’explication pour l’antimatière « manquante ».

Il est largement assumé que le Big Bang a généré des paires de particules de matière et antimatière possédant la même masse, mais avec une charge électrique opposée.

Le problème, c’est que dès que ces particules se rencontrent, elles se détruisent mutuellement, ne laissant rien derrière elles, sinon de l’énergie pure. Il s’agit-là du principe selon lequel les moteurs des vaisseaux spatiaux sont alimentés dans Star Trek.

À portée?

Les scientifiques croient que la matière et l’antimatière se sont bel et bien rencontrées avant d’imploser, peu de temps après le Big Bang, ce qui signifie que l’univers contemporain ne devrait contenir rien d’autre que de l’énergie.

Malgré tout, les chercheurs soutiennent que la matière, qui compose tout ce que nous pouvons toucher et voir, forme 4,9% de l’univers.

La matière sombre, une substance mystérieuse perçue uniquement en fonction de l’influence gravitationnelle qu’elle exerce sur d’autres objets, forme quant à elle 26,8% du cosmos, tandis que l’énergie sombre en représente 68,3%.

L’antimatière, en fin de compte, n’existe pas, à l’exception de particules éphémères créées en laboratoire, ou qui « naissent » lors de phénomènes stellaires à charge énergétique particulièrement importante, comme lors de l’émission de rayons cosmiques.

Certains physiciens estiment que l’antimatière « manquante » pourrait être retrouvée dans des régions encore inconnues de l’univers – dans des anti-galaxies composées d’anti-étoiles et d’anti-planètes.

Au sein de l’équipe de l’expérience ALPHA, les physiciens tentent de résoudre ce mystère en utilisant des atomes de l’élément le plus simple de l’univers – l’hydrogène. Ce dernier ne compte qu’un électron et un proton.

L’équipe crée des particules miroir d’hydrogène en prenant des antiprotons découlant des collisions entre particules dans l’accélérateur du CERN et en les joignant à des positrons (les jumeaux des électrons).

Les atomes d’antihydrogène qui en résultent sont maintenus dans un piège magnétique pour éviter qu’ils n’entrent en contact avec de la matière, et qu’ils disparaissent.

L’équipe étudie ensuite les réactions de ces atomes à la lumière laser.

Les atomes formés de différents types de matière absorbent différentes fréquences de la lumière, et en vertu de la théorie du Modèle standard, l’hydrogène et l’antihydrogène devraient absorber les mêmes fréquences.

Jusqu’à maintenant, cela semble être le cas.

Mais l’équipe espère que des différences seront découvertes alors que les chercheurs perfectionnent leurs tests.

 


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Pieuvre.ca

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