Cet automne, l'expérience Alpha-g menée par le CERN a fourni une réponse à une question ancienne et persistante. Il a été démontré que l'antimatière ne défie pas la gravité en tombant.
Par mes propres mots:
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Première partie: Selon une légende, Isaac Newton aurait eu l'intuition de la loi de la gravitation universelle en observant une pomme tomber d'un pommier. Cependant, cette histoire est basée sur le témoignage d'un contemporain du savant anglais.
Deuxième partie: En 1931, Paul Dirac, un scientifique anglais tout aussi brillant, découvre l'existence de l'antimatière. Celle-ci est mystérieusement absente de notre univers, à l'exception de quelques particules éphémères qui apparaissent et disparaissent rapidement dans les rayons cosmiques.
Troisième partie: Dans les années 1990, les accélérateurs de particules puissants du CERN à Genève parviennent à produire des atomes d'antihydrogène. Depuis lors, ces atomes sont étudiés en détail par les physiciens.
Quatrième partie (provisoire): Une nouvelle expérience menée par le CERN, dont les résultats ont été publiés au début de l'automne dans la revue "Nature", a enfin répondu à une question qui se posait depuis longtemps après la découverte de Dirac : est-ce que l'antimatière est anti-gravitationnelle ? Cependant, cette découverte est passée relativement inaperçue en dehors de la communauté restreinte des spécialistes.
Imaginons que ce ne soit pas une pomme mais une sorte de "anti-pomme", composée d'antimatière, qui se trouvait suspendue au-dessus de Newton ce jour-là. Que se serait-il passé lorsqu'elle se serait détachée de la branche ? Serait-elle tombée vers le sol, attirée par la force gravitationnelle de la Terre, comme la pomme l'a fait ? Ou aurait-elle plutôt volé vers le ciel, repoussée par cette même force ? Si c'était le cas, cela voudrait dire que l'antimatière ne se comporte pas de la même façon que la matière en termes de gravité, mais qu'elle a plutôt un effet répulsif au lieu d'un effet attractif.
La question a été en suspens pendant un certain temps, jusqu'à ce que les résultats de l'expérience Alpha-g menée au CERN soient conclus et publiés. Ces résultats ont montré que l'antimatière ne contrecarre pas la gravité – tout comme une pomme, une "anti-pomme" dans notre expérience de pensée serait tombée vers le bas et non vers le haut. Cette observation renforce une fois de plus la théorie de la relativité générale d'Einstein, qui a été mise à l'épreuve une fois de plus.
Le concept de l'univers de Dirac-Milne, découvert par Dirac en 1931, décrit un monde parallèle au nôtre où existent des antiparticules ayant les mêmes caractéristiques de masse et de durée de vie que les particules correspondantes. La seule différence réside dans la charge électrique, qui est opposée : un antiproton est chargé négativement alors qu'un proton est chargé positivement, et un positron est chargé positivement tandis qu'un électron est chargé négativement, etc. Par conséquent, un atome d'antihydrogène, composé d'un antiproton et d'un positron, est le symétrique d'un atome d'hydrogène, constitué d'un proton et d'un électron. Cependant, ces deux entités ne peuvent pas coexister pacifiquement : lorsqu'ils entrent en contact, ils s'annihilent mutuellement en libérant une grande quantité d'énergie sous forme de photons.
L'idée que l'antimatière pourrait avoir des propriétés antigravitationnelles était très attrayante. Gabriel Chardin, un physicien travaillant au CNRS, croyait tellement en cette hypothèse qu'il a développé un modèle alternatif de l'univers, en opposition au modèle standard de la cosmologie. Dans ce modèle appelé le modèle de Dirac-Milne, Chardin soutient que l'antimatière antigravite peut expliquer les mystères non résolus du modèle standard, notamment l'accélération de l'expansion de l'univers. Selon lui, il n'y aurait donc pas besoin d'énergie noire ni de matière noire.
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Malheureusement, l'expérience Alpha-g a finalement prouvé qu'il avait tort. Bien que sa conception soit très simple, elle est devenue très complexe en raison de l'incompatibilité entre la matière et l'antimatière. L'expérience consistait simplement à observer que lorsque des atomes d'antihydrogène étaient libérés un par un, ils tombaient plutôt "vers le bas" que "vers le haut", contrairement aux atomes d'hydrogène. C'est assez simple, n'est-ce pas ?
Pourquoi y a-t-il plus de matière que d'antimatière ?
Il reste un mystère quant à l'absence d'antimatière à l'état naturel dans l'univers, alors que la matière y est abondante. Selon la théorie, autant d'antimatière que de matière aurait dû être produite lors du Big Bang. Alors, pourquoi l'antimatière a-t-elle disparu tandis que la matière est toujours présente ? La réponse des physiciens à cette question troublante n'est que partiellement satisfaisante. Ils pensent que le Big Bang n'aurait pas créé de manière égale de la matière et de l'antimatière ; une légère prédominance de la matière, avec une quantité infime plus abondante que l'antimatière (999.999.999 antiparticules pour 1 milliard de particules), aurait empêché la matière de s'annihiler complètement au contact de l'antimatière, qui aurait elle-même totalement disparu. C'est à partir de cette différence infime que tout ce que nous observons dans l'univers, comme les étoiles, les galaxies, les trous noirs, etc., est issu et est composé de matière. Cependant, cette réponse ne fait que repousser la question d'un cran. "Nous ne savons pas pourquoi la nature a choisi la matière plutôt que l'antimatière", admet clairement Jeffrey Hangst, membre de la collaboration Alpha du CERN, qui a mené l'expérience.
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