Des atomes d’antimatière «capturés» en laboratoire

La collision de galaxies et d’antigalaxies provoquerait des émissions très énergétiques qui n’ont jamais été observées jusqu’à présent.

Cette prouesse pourrait être une étape vers la résolution d’une grande énigme de la physique : pourquoi cette substance a disparu après le Big Bang.

Les physiciens ont théorisé l’existence de l’antimatière depuis près d’un siècle. Prédite par Paul Dirac en 1928, elle est prouvée expérimentalement en 1932. Dans une publication parue hier dans Nature, les chercheurs du Centre européen sur la recherche nucléaire (Cern) expliquent cette fois-ci avoir réussi à conserver des atomes d’antihydrogène pendant plus d’un dixième de seconde. Une prouesse qui prouve que l’antimatière, lorsqu’elle tenue à l’écart de la matière, est bien stable. Cette nouvelle donnée rend son absence dans l’univers observable encore un peu plus mystérieuse.

Mais qu’est-ce que l’antimatière? La matière est composée d’atomes, eux-mêmes constituées de noyaux chargés positivement autour desquels gravitent des électrons chargés négativement. L’antimatière est son pendant symétrique: des antinoyaux chargés négativement autour desquels gravitent des anti-électrons chargés positivement (appelés positrons). Lorsqu’on met en présence de la matière et de l’antimatière, elles s’annihilent pour donner de l’énergie. Inversement, l’énergie peut être convertie en matière et antimatière. «Si l’on considère que le Big bang est bien une explosion d’énergie pure, alors il aurait dû se former à peu près autant d’antimatière que de matière», explique Aurélien Barrau, maître de conférence au laboratoire de physique subatomique et de cosmologie de l’université de Grenoble. Il devrait donc exister des anti-étoiles, des antigalaxies, bref des antimondes. Problème: l’antimatière est introuvable.

 

Les physiciens attendent d’être surpris

 

«L’hypothèse la plus intuitive selon laquelle des portions de l’univers sont constituées d’antimatière et d’autre, comme la nôtre, de matière, n’a pas la faveur des astrophysiciens. Si c’était le cas, il devrait y avoir des frontières entre ces zones où les deux substances se mêlent pour produire de grandes quantités d’énergie. Or on n’a jamais pu observer de tels dégagements énergétiques», constate le chercheur grenoblois. Seule explication, la nature a préféré la matière à l’antimatière. Toutefois, les propriétés des deux substances étant, en théorie, très semblables, les physiciens sont incapables d’expliquer ce phénomène.

L’expérience des chercheurs du CERN a pour objectif d’étudier plus en détail un anti-atome particulier: l’antihydrogène, le plus simple pouvant être créé. Celui-ci est constitué d’un antinoyau ne contenant qu’un seul antiproton et d’un unique anti-électron qui gravite autour de lui. Si l’antihydrogène a été créé pour la première fois en 1995 (seules des antiparticules avaient été observées auparavant), les chercheurs n’arrivaient pas à le conserver suffisamment longtemps pour en mesurer les propriétés en détail. En parvenant à le maintenir quelques fractions de seconde en l’état, les physiciens devraient désormais en être capables. Si ces propriétes sont très proches de celles de l’hydrogène, comme le suggère la théorie, alors le mystère de l’absence d’antimatière subsistera. Les physiciens préfèreraient donc être surpris.

 

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