L'antimatière

[Suchet]

Pour chaque solution (particule) de masse et de charge électrique donnés, existe une autre solution de la même masse mais d’une charge électrique opposée.

Pour différentier ces deux solutions symétriques , les physiciens ont nommé « particule » les constituants habituels de la matière ( neutron , électron … ) et « antiparticules » les solutions symétriques ( antiproton , antiélectron ou positron ).

Matière et antimatière sont donc comme le positif et le négatif d’une même image. Mais attention au langage : le négatif ne l’est que parce qu’il y a un positif .

Quant une antiparticule rencontre une vrai particule, elles s’anéantissent l’une l’autre et disparaissent tout en dégageant une énergie colossale. Inversement de l’énergie peut donner naissance à des paires particule-antiparticule . Pour montrer combien cette énergie est énorme , comparons la à l’énergie nucléaire, la plus puissante aujourd’hui disponible .

Lors des réactions nucléaire les centrales consomment de l’uranium dont elles convertissent un millième seulement de la masse en énergie. Le rendement donc de ces réacteurs est très très petit ( 1 millièmes !).

Or, dans la réaction matière antimatière, la conversion est total, le rendement est de 100% : 1 kilogramme d’hydrogène associé à sa contrepartie d’antimatière dégagerait autant d’énergie qu’une centrale géante pendant 10 ans de fonctionnement .

Mais contrairement à ce qu’avaient imaginé certains scénaristes de science- fiction , l’antimatière ne sera jamais un combustible idéale pour les vaisseaux spatiaux car pour fabriquer de l’antimatière dans les accélérateurs de particules , il nous faut dépenser des milliards de fois plus d’énergie que ce que l’on retient , sans oublier que la quantité de matière fabriquée jusqu'à présent ne suffit même pas à remplir une petite cuillère d’antiatomes .

En 1932 le physicien américain Carl Anderson fut le premier à observer la trace d’un électron positif «le positron », formé après impact d’un rayon cosmique dans une chambre à brouillard, l’antiélectron existe donc bel et bien, mais pour l’observer il faut le surprendre au moment de sa brève apparition, qui est aussitôt suivie d’une rapide disparition, car dans le notre monde de matière il fini fatalement par rencontrer un électron avec lequel il s’anéantit instantanément, cet anéantissement mutuel est appelé annihilation.

La découverte du positron en 1932, a été suivi par celle de l’antiproton en 1955 puis l’antineutron en 1960.

Mais irait-on jusqu'à produire des antiatomes et antimolécules ? Jusqu'à présent, seul l’antihydrogène a été créé dans les laboratoires du CERN …

Reportons nous maintenant au tous premiers instants de l’Univers, juste après le big bang .

Une quantité phénoménale d’énergie donne naissance à autant de matière que d’antimatière (chaque unité d’énergie se transforme en une paire particule- antiparticules ).

Pourtant nous somme bien faits de matière et non d’antimatière et l’univers tout entier n’est constitué que de particules de matière .

Ou est donc passé l’antimatière ?

Pour répondre à cette question, on supposa d’abord l’existence de galaxie lointaines faites d’antimatière. Mais aucune aucun instrument n’a jamais détecté leur présence, la question reste toutefois en suspens.

L’idée la plus répandue aujourd’hui est celle selon laquelle une violente guerre aurait opposé matière et antimatière, au tous premiers instants de l’Univers à une température très élevée qui était de 1019 GeV.

Le conflit baryons-antibaryons s’est soldé au profit des premiers, plus nombreux.

Pour déterminer l’ampleur de cet dissymétrie il nous suffit de calculer le rapport entre le nombre de baryons et le nombre de photons présents dans l’Univers actuel.

Mais les photons actuels ne proviennent pas tous de l’affrontement baryons- antibaryons, certains par exemple sont issus de chocs entre leptons et antileptons.

Connaissant le nombre de particules présentes dans l’Univers primordial (photons, leptons …) on peut aisément mesurer le déséquilibre initial entre matière et antimatière avant annihilation.

On estime le surplus de matière à un milliardième : à peu près un milliard et une particule pour un milliard d’antiparticules.

Même infime cette dissymétrie reste très difficile à justifier. Si l’Univers était initialement symétrique . comment la matière a t-elle pu prendre le dessus sur l’antimatière ?

A l’origine de cette dissymétrie, une différence de comportement. Effectivement , on a pu observer en laboratoire que à très haute température , une dissymétrie de comportement existait bien entre matière et antimatière mais elle était extrêmement faible .

Pour Expliquer l’existence de la matière dans l’Univers actuel en quantité suffisante malgré l’infime différence de comportement, les physiciens ont proposé un mécanisme permettant de générer l’asymétrie entre particules et antiparticules.

Les protagonistes de ce mécanisme aussi appelé modèle X, sont les particules X de masse très très élevée( un million de milliards de fois plus lourdes que le proton) et qui se désintègrent lentement. Il ne faut pas confondre désintégration et annihilation. La Désintégration entraîne la mort par éclatement d’une particule au bout de sa durée de vie ( la radioactivité en est l’exemple le plus connu).

Pour que ces particules provoque une asymétrie on suppose que les particules X peuvent se désintégrer de deux façons différentes, caractérisées par des nombres baryoniques différents.

Sachant que les antiparticules X barre se désintégrant dans les antiparticules correspondantes, il suffit que les probabilités de désintégration des X barre différent de celles de X pour que le mécanisme viole la symétrie. Autrement dit X et X barre doivent avoir la même espérance de vie mais des sorts différents en se désintégrant.

Malheureusement ces particules sont hors de portée des accélérateurs actuels.

Récemment, les physiciens des particules se sont aperçus qu’il était possible qu’une asymétrie matière-antimatière apparaisse dans le modèle mathématique standard de la physique des particules, mais les calculs sont plus que délicats et les experts ne se sont pas, pour l’heure, accordés sur ce dernier point.

En scrutant le cœur de la matière, les physiciens ont découvert un monde miroir du notre , celui de l’antimatière !

Mais qu’est ce que l’antimatière, et comment celle-ci peut-elle être à la fois le contraire de la matière, et partager avec elle un si grand nombre de caractères communs ? Ou est passé l’antimatière ?

Modèles et expériences s’accumulent . . .

SOURCES:

Wikipédias, Futura-science, astrosurf, Webastro... pour les principales.

[ARPA]

Mais contrairement à ce qu’avaient imaginé certains scénaristes de science- fiction , l’antimatière ne sera jamais un combustible idéale pour les vaisseaux spatiaux car pour fabriquer de l’antimatière dans les accélérateurs de particules , il nous faut dépenser des milliards de fois plus d’énergie que ce que l’on retient , sans oublier que la quantité de matière fabriquée jusqu'à présent ne suffit même pas à remplir une petite cuillère d’antiatomes .

Je vois 2 erreur dans cette phrase.

1: on pourrait très bien utiliser autre chose que les accélérateurs de particules du 20eme siècle pour produire du carburant spatial en quantité industriel ce qui pourrait permettre de réduire des millions de fois la consommation d'énergie jusqu'à ne consommer que 2 fois plus d'énergie que ce que produira l'antimatière.

2: l'anti-matière sera le carburant le plus performant de disponible et permet d'avoir des moteurs plus petit et plus puissant qu'en utilisant les autres type de propulsion. Pour un "chasseur" spatial ou pour un missile espace-espace c'est un atout, même si son carburant coûte plus cher que celui d'un "cuirassier" spatial.

Personnellement je trouve que futura-science n'est pas une source fiable pour toutes leurs prédictions. Ils utilisent trop souvent le futur à la place du présent ou du passé. Leurs conclusions sont trop définitives pour être crédibles et ils "oublient" de mentionner toutes les autres théories presque aussi crédibles, tout comme ils oublie de préciser qu'ils se base sur une théorie scientifique qui par définission n'a jamais été démontré comme exacte (c'est juste que personne n'a su démontrer qu'elle était fausse).

Parmis les autres hypothèses:

* Lors de la "guerre" baryons-antibaryons, ça ne ce serrait pas du tout passé comme ils le décrivent. En fait on aurait eu: énormément d'énergie (celle du big bang) -> X milliards d'anti-baryon et (X*1,0000001) milliards de baryons -> énormément d'énergie et "quelques" baryons

L'énergie ne produirait pas exactement autant de particule que d'antiparticules, mais la réaction inverse consomme autant de particule que d'anti-particule. Ce qui fait qu'au bout d'en certain temps, il n'y a presque plus d'antiparticule.

On a donc une autre conclusion : vu que les particules de matière ou d'anti-matière sont physiquement semblable, on peut envisager que sous d'autres conditions (ne me demandez pas lesquels c'est de la science fiction) l'énergie produise plus d'anti-matière que de matière. (avec beaucoup d’imagination, on peut aussi envisager que les réactions successives produisent plus d’énergie qu’elles n’en consomme, ce qui réglera tous nos problèmes jusqu’à ce qu’une centrale s’emballe puis explose)

* suite à toutes les formations et disparitions de particules et d'anti-particules, il apparaît certaines zone avec que des particules du même type. Nous sommes dans une "partie" d'univers ou on ne trouve que des particules mais il y aurait aussi des "parties" d'univers ou on ne trouve que des antiparticules.

On a donc une autre conclusion, il suffit d’importer l’anti-matière ou d’aller la chercher là ou elle se trouve avec un vaisseau citerne (on importe bien du pétrole avec des tanker tournant au pétrole)