Antimatière: au coeur du mystère

Le piège dans lequel se forme l'antihydrogène.

Il faut reconnaître aux chercheurs du CERN de Genève, fort nombreux il est vrai, qu’ils ne désarment pas. Alors que l’affaire des neutrinos plus rapides que la lumière (expérience OPERA) n’est pas officiellement élucidée et que le boson de Higgs n’est pas totalement démasqué, une autre équipe, celle de l’expérience ALPHA, publie dans la revue Nature du 7 mars 2012, un article relatant ses derniers progrès dans l’étude de l’un des phénomènes les plus mystérieux de la physique: l’antimatière. « Nous avons prouvé que nous pouvons sonder la structure interne de l’atome d’antihydrogène, a déclaré Jeffrey Hangst, porte-parole de la collaboration ALPHA. C’est pour nous extrêmement prometteur. Nous savons désormais qu’il est possible de concevoir des expériences permettant de mesurer avec précision des antiatomes. » Les chercheurs ont en effet réalisé, pour la première fois, une mesure du spectre de l’antihydrogène.

Quelque chose plutôt que rien

Il ne s’agit pas du bout du chemin mais bien d’un premier pas significatif vers la compréhension que ce qu’est vraiment l’antimatière. Les chercheurs estiment qu’ils sont sur la voie d’une comparaison entre des atomes de matière et des atomes d’antimatière.  Il doivent encore affiner leurs mesures permettant d’ausculter l’antimatière afin d’en percer enfin les secrets. A terme, l’expérience ALPHA nous permettra peut-être de répondre à une question ô combien fondamentale: “Pourquoi existe-t-il quelque chose plutôt que rien ?” En effet, dans l’état actuel de nos connaissances, il ne devrait rien y avoir. Après le Big Bang, il semblerait que matière et antimatière aient existé en quantités égales. Or, en présence l’un de l’autre ces deux entités s’annihilent, c’est à dire qu’il ne reste… rien. Pourtant, ce n’est pas du tout ce qui s’est passé, loin s’en faut ! Malgré cette coexistence originelle nihiliste, d’une part l’antimatière a disparu et d’autre part la matière, elle, s’est retrouvée seule. C’est elle qui constitue l’Univers visible tout comme les cellules de notre corps. Tout le contraire, donc, de ce qui aurait dû arriver. Pourquoi la nature a-t-elle ainsi privilégié la matière ? Mystère.

Vers le spectre de l’antihydrogène

 

Le moment où les atomes d'antihydrogène sortent du piège et s’annihilent.

Pour le percer, les physiciens d’ALPHA se concentrent sur l’atome d’hydrogène, “l’élément le plus présent dans l’Univers “, comme le rappelle Jeffrey Hangst. “L’hydrogène et l’antihydrogène sont-ils différents ? Nous pouvons affirmer que nous le saurons un jour », s’avance le chercheur. Sa confiance s’appuie sur les dernières expériences réalisées qui sont parvenues à piéger des atomes d’antihydrogène dans des faisceaux de champs magnétiques. Soumis ensuite à un rayonnement micro-onde de fréquence très précise, ces antiatomes subissent une modification de leur orientation magnétique ce qui les libère du piège. Aussitôt, l’antihydrogène en contact avec l’hygrogène ambiant et disparaît non sans avoir laissé des traces caractéristiques de ses propriétés qui sont captées par les détecteurs situés autour du piège magnétique. En multipliant les expériences de ce type utilisant des micro-ondes mais aussi des lasers, les chercheurs d’ALPHA espèrent obtenir un spectre complet de l’antihydrogène qu’ils pourront comparer avec celui de l’hydrogène, très bien connu. Ils pourront alors peut-être comprendre pourquoi l’antimatière a disparu de l’Univers et pourquoi la matière, elle, a pris le pouvoir suprême. Celui d’exister.

Michel Alberganti

Ecoutez l’émission Science Publique sur France Culture au sujet de l’antimatière ( 7 janvier 2011):

Que peut nous apprendre l'antimatière ?

07.01.2011 – Science publique | 10-11

Que peut nous apprendre l’antimatière ?

60 minutes Écouter l'émissionAjouter à ma liste de lectureRecevoir l'émission sur mon mobilevideo

En toute logique, c’est le rien qui aurait du surgir du Big Bang. Une rencontre entre la matière et l’antimatière produit une quantité inimaginable d’énergie. Et puis… plus rien. Or, il existe, bel et bien, quelque chose que nous appelons la matière… Pourquoi existe-t-elle ? Et pourquoi son double, l’antimatière, a-t-il disparu ? Avec Etienne Klein CEA), Niels Madsen (CERN), Michel …

Recherche, Physique, Astronomie 16 commentaires

 

Un commentaire pour “Antimatière: au coeur du mystère”

  1. Passionnant !
    Merci de cette article et aussi de votre émission Science publique de hier après-midi, passionnante qui donne un peu le vertige quand on écoute Etienne Klein, Niels Madsen, Michel Spiro face à Dominique Leglu et à vous-même dans le rôle de candides éclairés.
    On se prend à rêver que d’autres scientifiques, comme par exemple :) ceux qui ont annoncé (trop tôt ou à tort l’avenir nous le dira bientôt) des neutrinos supraluminiques, montrent la même prudence et la même rigueur que ces savants à la fois si sobres et si passionnants.
    Matière et antimatière font fantasmer les scientifiques et les amateurs de sciences fictions depuis que Paul Adrien Maurice Dirac a prédit en 1931, alors âgé de 29 ans, grace à une équation, l’existence du positron découvert un an plus tard.
    Certains auteurs prolixes sont allés jusqu’à imaginer des anti-univers déroulant le même film en quelque sorte à l’envers que celui de l’univers et ont extrapolé leurs fantasmes jusqu’à concevoir un anti homo sapiens sous la forme d’Ultraman comme l’imagine DC Comics
    Mais, si Andreï Sakharov a raison, toute l’antimatière aurait disparu à l’origine c’est-à-dire au moment du big bang et l’univers n’existerait qu’à cause d’une légère dissymétrie entre la matière et l’antimatière.
    Petite cause grand effet puisque ce serait cette légère différence qui ferait qu’il existe quelque chose vulgairement appelé l’univers plutôt que rien !
    Ce qu’il y a de passionnant et de fascinant à écouter votre émission, c’est comment de si faible quantité d’antihydrogène fabriquées à des températures si proche du zéro absolue et suspendus dans le vide peuvent être porteuses de tant d’espoir dans la compréhension du «pourquoi» l’univers existe.
    Ce pourquoi n’a rien de métaphysique mais fait partie comme nous l’apprend Michel Spiro dans l’émission d’un des trois grands mystères de l’univers (l’absence antimatière, l’existence de la matière noire et l’existence d’une énergie du vide) sur lesquels les scientifiques butent.
    Moins médiatisée que les soi-disant neutrinos supraluminiques l’expérience est pourtant porteuse de possibles avancées décisives dans notre compréhension de l’univers.
    On se prend à rêver sur les possibilités vertigineuses que pourraient offrir cette antimatière si Niels Madsen ne nous ramenait vite à la mesure où il faudrait 20 fois la vie de l’univers pour fabriquer 1 gramme d’antimatière
    Etienne Klein ajoute que le CERN, dans toute son histoire (c’est-à-dire 50 ans), n’a fabriqué qu’un milligramme d’antiparticules dont il n’a accéléré qu’un microgramme, ce qui ne permettrait même pas de chauffer une maison…

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