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De l'antimatière capturée et observée

CERN

Photo : CERN

Radio-Canada
Prenez note que cet article publié en 2010 pourrait contenir des informations qui ne sont plus à jour.

Une équipe internationale de physiciens a réussi à produire de l'antimatière puis, pour la première fois, à la piéger pendant assez longtemps pour l'observer.

L'expérience Alpha réalisée par l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN) a permis de capturer 38 atomes d'antihydrogène pendant plus d'un dixième de seconde.

Les premiers atomes d'antihydrogène avaient été produits au CERN en 1995, mais ils s'étaient annihilés presque instantanément au contact de la matière sans que leurs propriétés aient pu être étudiées.

Un atome d'hydrogène est formé d'un proton positif et d'un électron négatif. Un atome d'antihydrogène est pour sa part constitué d'un proton négatif (antiproton) et d'un électron positif.

Ces résultats ont été obtenus lors de 335 tentatives de production d'atomes d'antihydrogène ultrafroids. Les scientifiques ont dû utiliser 10 millions d'antiprotons et davantage de positrons.

Les physiciens, dont une quinzaine de chercheurs du Canada, ont même dû mettre au point un nouveau type de piège magnétique afin de confiner les particules neutres.

Pour des raisons que personne ne comprend, la nature a éliminé l'antimatière. C'est donc très gratifiant et un peu émouvant de regarder l'appareil Alpha et de savoir qu'il contient des atomes stables et neutres d'antimatière.

Jeffrey Hangst, Université d'Aarhus

L'état des connaissances

L'antimatière est l'une des plus grandes énigmes de la science. Dès 1931, le physicien anglais Paul Dirac avait prédit l'existence d'antimatière, une matière « miroir » de celle que nous connaissons.

La science sait maintenant que la matière et l'antimatière sont identiques, mais qu'elles ont une charge opposée. Le CERN explique qu'elles s'annihilent au contact l'une de l'autre. La théorie veut que matière et antimatière ont été produites en quantité égale lors du big bang à l'origine de l'Univers.

Toutefois, le monde tel que nous l'observons est constitué uniquement de matière, l'antimatière semble avoir disparu. Qu'est-elle devenue?

Pour le découvrir, les chercheurs ont utilisé des techniques qui ont pour objectif de déterminer si une toute petite différence entre les propriétés de la matière et celles de l'antimatière pourrait apporter une explication.

Pour y arriver, le CERN a décidé de prendre l'atome d'hydrogène (le plus connu de la physique) et de vérifier si son homologue dans l'antimatière, l'antihydrogène, se comporte de la même manière.

Le détail de ces travaux est publié dans le magazine Nature.

Repère

  • En 1995, le CERN produit 9 atomes d'antihydrogène
  • En 2002, des expériences montrent qu'il est possible de produire de grandes quantités d'antihydrogène
  • En 2010, les physiciens du CERN capturent 38 atomes d'antihydrogène pendant plus d'un dixième de seconde

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