Où est passé l'antimatière ?

Fri, 14 May 2021 21:20:55 +0000

Un modèle cosmologique permet de décrire la manière dont fonctionne le monde dans lequel on vit : l'univers. S'il le modèle est cohérent, il permet de raconter l'histoire de l'univers, c'est à dire comment les choses qui nous entourent se sont formées.

Actuellement, la plupart des physiciens se basent sur un modèle cosmologique appelé le « modèle standard ». Il a été construit pas à pas, dans une démarche entre théorie et expérience au cours du 20e siècle. Il décrit parfaitement bien la théorie des particules élémentaires, c'est à dire la description de la matière et de ses interactions. Cependant il introduit des paramètres non observables, comme la notion de « matière noire » et « d'énergie noire ». Le terme « énergie noire » a été choisi après la découverte, en 1998, que l'univers subissait une expansion accélérée au lieu d'être ralentie : un élément à priori important, qui fournirait un « fluide exotique » de pression négative pour expliquer ce phénomène d'expansion.

Des chercheurs, insatisfaits par certaines hypothèses formulées par le modèle standard, proposent donc une autre hypothèse : celle d'un « monde miroir » de la matière, qu'ils appellent « l'antimatière ». L'un des modèles cosmologiques qui inclut l'antimatière s'appelle le modèle Dirac-Milne, car son nom fait référence à deux scientifiques : le physicien Edwart Arthur Milne, qui avait démontré qu'un univers vide et sans gravitation pouvait comporter un Big-Bang, et le physicien Paul Dirac, qui est l'inventeur de la notion d'antimatière. Pour Gabriel Chardin et Aurélien Benoit-Lévy, les auteurs du modèle Dirac-Milne, il y a autant de matière que d'antimatière dans l'univers, et les particules d'antimatière possèdent une masse gravitationnelle négative. Ainsi, dans le modèle cosmologique qu'ils décrivent, un trou agirait comme un manque d'électron. Par conséquent, un trou anti-graviterait : il se comporterait comme une particule de masse gravitationnelle négative, qui remonterait au lieu de tomber.

Cela semble contre-intuitif, car au cœur de la relativité d'Einstein, il existe le principe d'équivalence, qui stipule que quel que soit la composition des objets, ceux-ci vont suivre des trajectoires identiques s'ils sont laissés libres dans un champs gravitationnel : matière ou antimatière, tout le monde tombe vers le bas. (essayez de lâcher un verre, et il se brisera sur le sol de votre cuisine, il ne va pas aller se briser sur votre plafond). Cependant, puisque le modèle de Dirac-Milne inclut les masses gravitationnelles négatives dans la relativité d'Einstein, ceci a pour conséquence que deux particules de masses égales, mais de signe opposé (positif et négatif), lévitent. Wooow!

Comme toute théorie qui est proposée, des expériences continuent d'être menées au CERN pour montrer que l'antimatière a sa place pour décrire notre univers.

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En résumé, voici cinq liens pour découvrir l'antimatière (je vous conseille de les consulter dans l'ordre):

En 2018, une courte vidéo de présentation de « L'antimatière » par le physicien Yves Sacquin
En 2019, trois scientifiques présentent l'antimatière à l'occasion de « La Nuit de l'antimatière à Paris » .
En 2018, deux émissions radio où Gabriel Chardin présente « le modèle Dirac-Milne », à l'occasion de la sortie de son livre "L'insoutenable gravité de l'univers".
En 2020, l'article « Antimatière : trois interrogations fondamentales » écrit par la physicienne Azar Khalatbari pour le journal Sciences & Avenir (article payant)
En 2021, l'article « Vers un nouveau continent de la physique ? », écrit par le journaliste Matthieu Grousson, qui présente les expériences menées pour peser l'antimatière.

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