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L’antimatière

En 1928, le physicien britannique Paul Dirac établit une équation combinant la théorie quantique et la relativité restreinte pour décrire le comportement d’un électron se déplaçant à une vitesse relativiste. Cette équation, qui valut à Dirac le prix Nobel en 1933, posait alors un problème : tout comme l’équation x2 = 4 peut avoir deux solutions (x = 2 ou x = -2), l’équation de Dirac était vérifiée pour deux valeurs : un électron d’énergie positive et un électron d’énergie négative. Or, la physique classique (tout comme le bon sens) voulait que l’énergie d’une particule ait toujours une valeur positive.

Dirac en tira la conclusion que, pour chaque particule, il existait une antiparticule correspondante, qui serait tout à fait semblable si elle n’avait une charge opposée. Pour l’électron, par exemple, il devait y avoir un « antiélectron », identique à tous égards sauf qu’il devait être doté d’une charge électrique positive. Cette illumination permettait d’envisager des galaxies et des univers constitués uniquement d’antimatière.

Pourtant, quand de la matière et de l'antimatière entrent en contact, elles s’annihilent mutuellement, disparaissant toutes deux dans une bouffée d'énergie. Le Big Bang devrait avoir créé des quantités égales de matière et d’antimatière. Alors pourquoi y a-t-il bien plus de matière que d’antimatière dans l’Univers ?

 

Au CERN des physiciens créent de l’antimatière pour l’étudier dans le cadre de leurs expériences. Le point de départ est le Décélérateur d’antiprotons. Il ralentit des antiprotons pour que les physiciens puissent examiner leurs propriétés.

 

The Antiproton Decelerator at CERN slows down antiprotons so they can be used to study antimatter

Le Décélérateur d’antiprotons (AD)

Tous les accélérateurs n’augmentent pas la vitesse des particules. L’AD ralentit des antiprotons pour qu’ils se prêtent à l’étude de l’antimatière.

Pour en savoir plus sur le Décélérateur d’antiprotons


Les expériences sur l’antimatière au CERN

Dans une zone réservée à cet effet au CERN, de nombreuses expériences utilisent des antiprotons provenant du Décélérateur d’antiprotons pour explorer les propriétés de l'antimatière.

 

ACE brings together an international team of physicists, biologists and medics to study the biological effects of antiprotons

ACE

La collaboration internationale ACE réunit des chercheurs en physique, en biologie et en médecine pour étudier les effets biologiques des antiprotons

Pour en savoir plus sur ACE

AEGIS uses a beam of antiprotons from the Antiproton Decelerator to measure the value of Earth's gravitational acceleration

AEGIS

AEGIS utilise un faisceau d’antiprotons du Décélérateur d’antiprotons pour mesurer l’effet de la gravitation terrestre sur l’antimatière

Pour en savoir plus sur AEGIS

ATRAP compares hydrogen atoms with their antimatter equivalents - antihydrogen atoms

ATRAP

L’expérience ATRAP compare les atomes d’hydrogène avec les particules d'antimatière correspondantes, les atomes d'antihydrogène

Pour en savoir plus sur ATRAP

ALPHA makes, captures and studies atoms of antihydrogen and compares them with hydrogen atoms

ALPHA

ALPHA produit, capture et étudie des atomes d’antihydrogène, puis les compare à des atomes d’hydrogène

Pour en savoir plus sur ALPHA

ASACUSA compares matter and antimatter using atoms of antiprotonic helium

ASACUSA

ASACUSA compare la matière et l’antimatière à l’aide d’atomes d’hélium antiprotonique

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À la une de nos articles sur ce thème

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21 jan. 2014 – Une expérience du CERN produit le premier faisceau d'atomes d’antihydrogène pour une étude des structures hyperfines

18 Jun 2013 – Une cérémonie a marqué aujourd’hui le début de la construction d’une extension de l’installation d’antimatière du CERN

24 avr. 2013 – LHCb a observé une asymétrie entre la matière et l’antimatière dans les désintégrations d’une particule appelée B0s

26 mar 2013 – L’expérience ATRAP présente des mesures exceptionnellement précises du moment magnétique de l’antiproton

12 fév. 2013 – Les antiatomes géants de l’expérience AEGIS

15 jan. 2013 – Les représentants des expériences utilisant les faisceaux du Décélérateur d’antiprotons (AD) ont présenté aujourd’hui au CERN les progrès accomplis en