Antimatière
L’antimatière désigne l’ensemble des particules qui possèdent la même masse que leurs équivalents de matière, mais dont certaines propriétés - comme la charge électrique - sont inversées. Ces particules sont appelées antiparticules.
Qui a découvert l’antimatière ?
L’existence de l’antimatière fut proposée pour la première fois sur le plan théorique par le physicien britannique Paul Dirac, au début du XXe siècle. Quelques années plus tard, l’expérience en apporta la confirmation.
Que sont les antiparticules ?
La matière est constituée d’atomes, et chaque atome est lui-même formé de particules élémentaires.
Un atome de matière est composé d’électrons, particules de charge négative, en orbite autour d’un noyau central constitué de protons (charge positive) et de neutrons (charge nulle).
Chacune de ces particules subatomiques - électrons, protons et neutrons - possède une antiparticule correspondante.
1] L’Antielectron (ou Positron)
L’antielectron a la même masse que l’électron, mais une charge électrique positive au lieu de négative. On l’appelle plus couramment positron. Il fut découvert en 1932 par le physicien américain Carl David Anderson. En laboratoire, les positrons sont produits lors de processus de désintégration bêta radioactive (la particule β+).
2] L’Antiproton
L’antiproton a la même masse que le proton, mais une charge électrique négative au lieu de positive. Il constitue l’antiparticule du proton et fut identifié en 1956.
3] L’Antineutron
L’antineutron possède la même masse que le neutron, mais se distingue par des propriétés magnétiques inversées.
Chaque particule élémentaire a son symétrique
Nous avons cité ici uniquement les particules subatomiques pour mettre en évidence le contraste entre matière et antimatière. Mais en théorie, toute particule élémentaire possède son antiparticule.
Matière et antimatière s’annihilent mutuellement
Matière et antimatière ne peuvent coexister dans le même espace : lorsqu’elles se rencontrent, elles s’annihilent. Ce processus est appelé annihilation.
Quand une particule rencontre son antiparticule, elles disparaissent en se transformant en deux photons de haute énergie.
Lors d’une annihilation, la masse des particules est intégralement convertie en rayonnement électromagnétique (photons). En un instant, elles cessent d’exister.
C’est la raison pour laquelle l’antimatière ne se trouve pas naturellement dans notre univers, ou seulement dans des conditions si rares qu’elle reste extrêmement difficile à détecter.
Pourquoi l’univers est-il presque entièrement constitué de matière ?
Dans les tout premiers instants qui ont suivi le Big Bang, des quantités pratiquement égales de matière et d’antimatière auraient été produites.
Pour des raisons encore mal élucidées, c’est la matière qui a fini par dominer. Peut-être existait-il dès l’origine un léger excès de matière, ou bien une particule encore inconnue - possiblement le boson de Higgs, parfois surnommé la « particule de Dieu » - aurait joué un rôle décisif.
Comment produit-on de l’antimatière ?
Sur Terre, l’antimatière ne peut être produite qu’artificiellement, dans des laboratoires et des accélérateurs de particules, principalement par la désintégration bêta radioactive (β+).
Qu’est-ce que la désintégration bêta ? En termes simples, le noyau d’un atome lourd devient instable lorsqu’il manque de neutrons pour compenser la répulsion entre protons. Dans ces conditions, un proton se transforme en neutron pour rétablir la stabilité du noyau. Lors de la désintégration β+, le noyau émet plusieurs particules : un photon, un neutrino et un positron (l’antielectron, c’est-à-dire une particule d’antimatière).
La durée de vie d’une antiparticule est extrêmement brève
Aussitôt formée, une antiparticule entre presque immédiatement en collision avec une particule, et les deux s’annihilent.
Où peut-on trouver de l’antimatière ?
En théorie, l’univers pourrait contenir des poches, voire des régions entières d’antimatière - étoiles, galaxies ou zones isolées - pourvu qu’elles demeurent séparées de la matière ordinaire.
Remarque. Certaines théories spéculatives du multivers envisagent même l’existence d’un « anti-univers » ou de multiples univers entièrement composés d’antimatière.
L’antimatière obéit aux mêmes lois physiques que la matière. La seule différence est qu’elle possède la charge électrique opposée.
