Antimatière

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Les objets autour de nous, les ordinateurs, les êtres humains, les soleils, les galaxies, sont formés de protons, neutrons, électrons, mais pas d'antiprotons, d'antineutrons, ou d'antiélectrons. On peut donc appeler matière, tout objet formé de protons, neutrons, électrons.

On appellera donc antimatière, tout objet formé d'antiprotons, d'antineutrons, d'antiélectrons. Comme les équations de la physique ne font pas de différences entre particules et antiparticules, il est tout à fait possible d'imaginer un monde fait entièrement d'antimatière, et qui fonctionnerait de la même façon que le nôtre, avec des êtres vivants, des planètes...

Mais puisque les équations de la physique ne font pas de différences entre particules et antiparticules, il n'existe aucune raison d'avoir plus de particules que d'antiparticules. On devrait avoir, par exemple, autant de neutrons que d'antineutrons, ce qui ne semble pas être le cas dans l'Univers, et ce qui n'est pas du tout le cas sur Terre. La disparition de l'antimatière reste un mystère, mais il est certain que sans cela nous n'aurions jamais existé.

En fait, ce paradoxe est en voie de résolution, due à l'asymétrie CP. Certaines réactions sur les Kaons ne sont pas parfaitements symétriques pour les particules et les antiparticules. Ce qui introduit un (très) léger avantage en faveur de la forme que nous appelons tout simplement "matière". Il y a eu un excès de particules d'un milliardième au début de l'Univers, au détriment des antiparticules. Ce rapport est figé dans le nombre nucléons/photons : 1/10⁹

Remarque : tous les photons rayonnés par la matière (étoiles) ne comptent que le millième des photons du rayonnement "fossile".

[modifier] Les hypothèses

Les différences énormes entre la gravitation et les autres forces de la physique laissent de la place pour quantité d'hypothèses, mais dans tous les cas l'explication de cette disparition permettra de mieux comprendre la nature de l'univers, de l'espace et du temps.

L'existence d'un univers contenant les antiparticules manquantes, un univers d'antimatière, mais il faudrait expliquer le cheminement du big bang vers ces deux univers, ou trouver une alternative au big bang qui inclurait cette asymétrie, et expliquer comment cet univers parallèle s'est détaché du notre, sans laisser de traces. Hélas ce monde nous serait inaccessible du fait même de sa composition.

Une asymétrie des équations qui permettrait à certaines particules d'être plus stables que leur antiparticule, comme dans la désintégration asymétrique du kaon neutre et de l'antikaon neutre : par exemple une rupture de la Symétrie CP.""

""Les antikaons se transforment spontanément en une particule correspondante. Vu que matière et antimatière fonctionnent de la même manière, l'inverse aurait dû être possible avec la même facilité, mais ce ne serait pas le cas. Des antikaons pourraient devenir des kaons, mais parmi ces nouveaux kaons, un petit nombre ne redeviendrait pas un antikaon, et à force de défections, le nombre d'antikaons serait largement inférieur à celui des kaons, par conséquent la matière ne pouvait que prendre le dessus sur l'antimatière. Cette hypothèse est née d'observations faites dans les années 1960 par des physiciens.""

""Mais ceci n'expliquerait pas tout : le couple kaon/antikaon ne représenterait qu'une minorité de la matière/antimatière, et même si les physiciens estiment qu'il n'y avait qu'un milliardième de matière en plus par rapport à l'antimatière, ils cherchent donc une solution plus complète à ce mystère en étudiant les propriétés d'autres antiparticules, qu'ils produiront dans de grandes installations prochainement (A compléter plus tard, parler du LHC, CMS, Alice...)

Une autre théorie voudrait qu'au moment du Big Bang, la matière et l'anti-matière furent créées en même temps. Mais que, à peine quelques fractions de microseconde plus tard, la matière et l'anti-matière soient rentrées en collision et se soient annihilées. Ce serait un très léger déséquilibre dans le nombre de particules qui serait responsable de la "domination" de la matière sur l'anti-matière (exemple: 1 000 000 001 de particules de matière pour 1 000 000 000 de particules d'anti-matière). Cette théorie n'exclut pas qu'un phénomène inverse se soit produit dans une autre dimension, donc qu'il y aurait un autre univers mais dans lequel ce serait l'antimatière qui aurait eu le léger avantage du nombre. On parlerait alors d'un anti-univers.

Une rupture de symétrie de la réalité sans asymétrie des équations : si une particule et son antiparticule ont chacune 50 % de chances d'être créées, ça n'implique pas que 50 % des créations seront des particules, on peut avoir 50,00001 %, et alors au final, les 49,99999 % d'antiparticules se seraient annihilées avec autant de particules, laissant 0,00002 % de particules sans antiparticule. Mais le nombre immense de particules diminue fortement la probabilité de cette hypothèse.

[modifier] Etat de la recherche

La recherche sur la production et le stockage de l'antimatière s'améliore rapidement au cours du temps, ainsi aujourd'hui l'Homme est capable de créer de l'antimatière, en utilisant notamment les accélérateurs de particules. En projetant des particules l'une contre l'autre, certains anti protons et anti electrons se forment. Il est désormais possible de les isoler des autres particules via une méthode complexe, puis de les piéger dans un champ magnétique sous vide. Des chercheurs ont déjà stockés ainsi des millions d'anti particules dans des réservoirs pendant une semaine. La difficulté du stockage semble a priori réglée, le temps de stockage s'améliorant de plus en plus ainsi que la capacité.

[modifier] Perspectives

Avec une "usine à antimatière" utilisant les technologies actuelles, fabriquée uniquement dans le but d'en produire (contrairement aux accélérateurs de particules pour lesquels ce n'est pas le but premier), la quantité d'antimatière produite pourrait être considérablement augmentée. Seulement les quantités resteraient encore dérisoire et vue le coût energétique de la production, il est impensable de voir prochainement l'antimatière comme un moyen de stockage industriel de l'energie. Cependant les quantités produites, accumulées pendant plusieurs mois ou années permettraient de disposer de suffisament d'antimatière pour faire des voyage spatiaux. En effet le poids du carburant est déterminant dans le domaine spatial car il alourdit le vaisseau. Les recherches de la NASA prédisent qu'il serait possible de disposer de 10 micro grammes d'anti matière, suffisamment pour un voyage Terre-Mars pour 250 millions de dollars "seulement".

Dans le domaine médical, l'antimatière permettrait d'irradier les cellules cancéreuse avec environ quatre fois moins de séquelles sur les tissus sains, parfois abîmés actuellement par les rayonnements utilisés.

Dans le domaine militaire, une fois encore la quantité d'antimatière ne permettrait pas de faire des bombe, mais elle pourrait servir de détonateur à une réaction de fusion termonucléaire. Cela permettrait de se débarrasser du détonateur de la bombe H, qui rappelons le est constitué d'une bombe A (réaction de fission de matériaux lours de type Uranium). Ainsi les 5Kgs de plutonium nécessaires à une réaction en chaîne de fission ne seraient plus indispensable et seraient remplacés par quelques micro grammes d'antimatière. Les bombes seraient ainsi réduite à la taille que l'on voudrait, ce qui permettrait leur utilisation dans les guerres conventionnelles. De plus, le rayonnement radioactif, sans la bombe A, serait insignifiant.

[modifier] Voir Aussi

[modifier] Articles connexes

[modifier] Bibliographie

Pour la Science, Dossier Les symétries de la nature, N°20, Juillet 1998 : Traite de l'asymétrie cosmique entre la matière et l'antimatière, Site de Pour la Science