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Antimatière

Il s'agit ici d'une approche plus "philosophique" sur les questions posées par l'antimatière, ou sur ses applications humaines. Pour une approche plus technique sur la nature de l'antimatière et de ses fonctionnements "intimes", consulter la fiche "antiparticule (A chaque type de fermions fondamentaux correspond un type d'antiparticule. Ainsi, à l' électron est associé au positron, et les quark, à leurs antiquark. La première antiparticule...)"

Selon la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative,...) du Big bang (Le Big Bang est l’époque dense et chaude qu’a connu l’univers il y a environ 13,7 milliards d’années, ainsi que l’ensemble des modèles cosmologiques qui la...), lors de la formation de l'univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.), l'antimatière (L'antimatière est l'ensemble des antiparticules des particules composant la matière classique — celle dont est faite la Terre. Le préfixe « anti- » signifie que l'antimatière est...) est apparue en même temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) que la matière (La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible. Ses trois états les plus communs sont l'état solide, l'état liquide, l'état gazeux. La matière...). L'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.), initialement présente sous la forme de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se traduit d'un point de vue...) (de lumière), s'est "divisée" en particules et antiparticules, donnant naissance à la matière et à l'antimatière.

Cette dénomination "anti" de l'antimatière provient du fait que si l'on met en présence de la matière et de l'antimatière, les deux s'annihilent totalement en une gerbe de photons, libérant l'énergie originelle qui avait été nécessaire pour leur création.

Dans l'état actuel des modèles scientifiques, la désintégration matière/antimatière est la réaction physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général et ancien, la physique...) la plus énergétique qui soit vis-à-vis des masses engagées. Les quantités d'énergies libérées sont colossales, plus importantes encore que celles libérées lors de fusion nucléaire (La fusion nucléaire (dite parfois thermonucléaire) est, avec la fission, l’un des deux principaux types de réactions nucléaires appliquées. Il ne faut pas...). Ainsi, si l'on parvenait à mieux la maîtriser, l'antimatière permettrait de stocker énormément d'énergie.

Sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...) et dans l'univers que nous connaissons, l'antimatière ne peut pas exister naturellement, car elle entrerait en contact avec de la matière et serait instantanément annihilée. C'est sa création artificielle, dans des accélérateurs de particules, qui a permis de vérifier l'existence de l'antimatière.

Toutefois, comme les lois de la physique ne diffèrent pas considérablement de la matière à l'antimatière, il est tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) à fait possible qu'il existe, quelque part dans l'univers, des planètes, des étoiles ou des galaxies, voire des êtres vivants, constitués d'antimatière. Pour ces anti-extra-terrestres, l'antimatière serait notre matière à nous.

Longtemps, les scientifiques ont d'ailleurs considéré qu'il devait logiquement exister autant d'antimatière dans l'univers que de matière, puisque chaque particule de matière était créée en même temps qu'une antiparticule correspondante. Ce qui posait un problème, c'était que bien qu'on les cherchait activement, on ne trouvait aucune trace (TRACES (TRAde Control and Expert System) est un réseau vétérinaire sanitaire de certification et de notification basé sur internet sous la responsabilité de...) d'anti-monde. La grande question est donc : qu'est devenue toute cette antimatière ? De nombreuses hypothèses ont vu le jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit...) pour tenter d'expliquer cette absence de l'antimatière. Dans tous les cas, l'explication de cette disparition permettra de mieux comprendre la nature de l'univers, de l'espace et du temps.

Les hypothèses sur la disparition de l'antimatière

La dissymétrie de la désintégration

La théorie la plus avancée dans ce domaine a été trouvée, non pas en cherchant où pourrait être passée cette anti-matière, mais en supposant que les désintégrations entre la matière et l'antimatière n'étaient pas symétriques. C'est ce qu'on appelle l'asymétrie (L'asymétrie est l’absence de symétrie, ou son inverse. Dans la nature, les crabes violonistes en sont des exemples spectaculaires.) CP.

Les scientifiques ont observé effectivement que certaines réactions sur les Kaons ne sont pas parfaitement symétriques pour les particules et les antiparticules. Ce qui introduit un (très) léger avantage en faveur de la forme que nous appelons tout simplement " matière ". Au cours des nombreuses désintégrations entre matière et anti-matière aux débuts de l'univers, il y a eu un excès de particules d'un milliardième, au détriment des antiparticules. Ce rapport est figé dans le nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre grammatical ».) nucléons/photons : 1/109. Donc une particule de matière sur un milliard (Un milliard (1 000 000 000) est l'entier naturel qui suit neuf cent quatre-vingt-dix-neuf millions neuf cent quatre-vingt-dix-neuf mille neuf cent quatre-vingt-dix-neuf...) seulement aurait survécu aux désintégrations d'avec l'antimatière.

Les scientifiques remarquent par ailleurs, dans leur observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et d’étude appropriés. Le plaisir procuré explique la très grande participation...) de l'univers, que tous les photons rayonnés par la matière "actuelle" (la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est intimement...) des étoiles, principalement) ne comptent que le millième des photons du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) fossile (Un fossile (dérivé du substantif du verbe latin fodere : fossile, littéralement « qui est fouillé ») est le reste (coquille, os, dent, graine, feuilles...) ou le simple moulage d'un...), issue des premiers temps de l'univers, donc des premières désintégrations. Cette très grande présence de photons "fossiles" tendrait à conforter l'hypothèse d'une désintégration massive (Le mot massif peut être employé comme :) avec les anti-particules, dès les origines de l'univers. On ne verrait donc plus l'antimatière tout simplement parce qu'il n'y en aurait plus.

Bien que des rescapés anti-matériels de ces désintégrations aient pu survivre, on ne les a pas encore trouvés, et les autres hypothèses élaborées pour l'absence de l'antimatière peuvent aujourd'hui servir aussi pour imaginer où serait cette antimatière rescapée.

L'antimatière est au delà de notre champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) de vision

Nous ne voyons en effet qu'une toute petite partie de l'univers parce que les plus grands télescopes possèdent une limite et que l'antimatière peut très bien se trouver au delà de notre champ de vision. De surcroît, plus on regarde loin, plus on voit dans le passé (Le passé est d'abord un concept lié au temps : il est constitué de l'ensemble des configurations successives du monde et s'oppose au futur sur une échelle des temps centrée...). Or, l'univers ayant, selon les théories actuelles, entre 10 et 15 milliards d'années environ, on ne peut pas voir plus loin qu'à 10 ou 15 milliards d'années-lumière. L'antimatière peut se trouver au-delà de cet "horizon (Conceptuellement, l’horizon est la limite de ce que l'on peut observer, du fait de sa propre position ou situation. Ce concept simple se décline en physique, philosophie, littérature, et...)" visible.

Par ailleurs, on observe actuellement aux frontières de l'univers observable (L'univers observable est un terme utilisé en cosmologie pour décrire la partie visible de notre Univers. Par définition même, la limite de cette partie visible est située à l'horizon...) des éléments de la taille d'une galaxie (Galaxies est une revue française trimestrielle consacrée à la science-fiction. Avec ce titre elle a connu deux existences, prenant par ailleurs la suite de deux autres Galaxie, cette fois au singulier.), mais illuminant l'espace avec l'intensité de milliards de galaxies.

Selon certaines hypothèses, ces objets célestes pourraient être des régions où matière et antimatière se rencontreraient et se concentreraient, sous l'attraction gravitationnelle, en une sorte de galaxie (Une galaxie est, en cosmologie, un assemblage d'étoiles, de gaz, de poussières et de matière noire et contenant parfois un trou noir supermassif en son centre.) mixte où les rencontres entre matière et antimatière seraient très nombreuses, d'où leur incroyable luminosité (La luminosité désigne la caractéristique de ce qui émet ou réfléchit la lumière.).

Un anti-univers

L'antimatière pourrait aussi avoir été projetée, lors de la création de l'univers, dans un univers parallèle (On nomme univers parallèle, ou monde parallèle, une vue de l'esprit pour désigner ce qu'aurait été l'univers (ou le monde) s'il avait été différent.), composé alors uniquement d'antimatière. Cet univers parallèle serait alors appelé anti-univers. Mais il resterait encore à expliquer le cheminement du big bang vers ces deux univers, ou élaborer une théorie qui remplacerait celle du big bang et qui inclurait cette asymétrie, et découvrir comment cet univers parallèle se serait détaché du nôtre sans laisser de traces observables.

Hélas ! Ce monde (Le mot monde peut désigner :) nous serait inaccessible du fait même de sa composition.

Les particules de matière seraient plus stables

Les particules possèdent en effet une durée de vie (La vie est le nom donné :), au delà de laquelle elle se désintègrent spontanément. Cette hypothèse repose sur une asymétrie des équations qui permettrait à certaines particules d'être plus stables que leur antiparticule, comme dans la désintégration asymétrique du kaon (Un kaon est une particule (K) de la famille des mésons, composé d'un quark et d'un anti-quark.) neutre et de l'antikaon neutre : par exemple une rupture de la Symétrie CP (En physique des particules, une théorie possède la symétrie CP si elle est invariante sous une transformation simultanée de conjugaison de charge, qui échange particules et antiparticules, et une...).

Les anti-particules se seraient transformées en matière

Les antikaons se transforment spontanément en une particule correspondante. Vu que matière et antimatière fonctionnent de la même manière, l'inverse (En mathématiques, l'inverse d'un élément x d'un ensemble muni d'une loi de composition interne · notée multiplicativement,...) aurait dû être possible avec la même facilité, mais ce ne serait pas le cas. Des antikaons pourraient devenir des kaons, mais parmi ces nouveaux kaons, un petit nombre ne redeviendrait pas un antikaon, et à force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les...) de défections, le nombre d'antikaons serait largement inférieur à celui des kaons.

Par conséquent la matière ne pouvait que prendre le dessus sur l'antimatière. Cette hypothèse est née d'observations faites dans les années 1960 par des physiciens.

Mais ceci n'expliquerait pas tout : le couple kaon/antikaon ne représenterait qu'une minorité de la matière/antimatière, et même si les physiciens estiment qu'il n'y avait qu'un milliardième de matière en plus par rapport à l'antimatière, ils cherchent donc une solution plus complète à ce mystère en étudiant les propriétés d'autres antiparticules, qu'ils produiront dans de grandes installations prochainement (A compléter plus tard, parler du LHC, CMS, Alice...)

Une rupture de symétrie de la réalité sans asymétrie des équations

Si une particule et son antiparticule ont chacune 50 % de chances d'être créées, ça n'implique pas que 50 % des créations seront des particules, on peut avoir 50,00001 %, et alors au final, les 49,99999 % d'antiparticules se seraient annihilées avec autant de particules, laissant 0,00002 % de particules sans antiparticule. Mais le nombre immense de particules diminue fortement la probabilité (La probabilité (du latin probabilitas) est une évaluation du caractère probable d'un évènement. En mathématiques, l'étude des...) de cette hypothèse.

L'antimatière en pratique

État de la recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension métonymique, la recherche scientifique désigne...)

La recherche sur la production et le stockage de l'antimatière s'améliore rapidement au cours du temps, ainsi aujourd'hui l'être humain est capable de créer de l'antimatière, en utilisant notamment les accélérateurs de particules. Les accélérateurs de particules, en projetant des particules l'une contre l'autre, entraînent la formation d'antiprotons et de positrons (En physique des particules, le positron ou positon est l'anti-particule associée à l'électron. Il possède une charge électrique de +1 (contre -1 pour l'électron), le même spin et la même masse...). Il est désormais possible de les isoler des autres particules via une méthode complexe, puis de les piéger dans un champ magnétique (En physique, le champ magnétique (ou induction magnétique, ou densité de flux magnétique) est une grandeur caractérisée par...) sous vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.). Des chercheurs ont déjà stocké ainsi des millions d'anti particules dans des réservoirs pendant une semaine. La difficulté du stockage semble a priori réglée, le temps de stockage s'améliorant de plus en plus ainsi que la capacité.

Perspectives

Avec une " usine à antimatière " utilisant les technologies actuelles, construite exclusivement afin d'en produire (contrairement aux accélérateurs de particules, dont ce n'est pas le but premier), la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) d'antimatière produite pourrait augmenter considérablement. Seulement les quantités resteraient encore dérisoires, et vu le coût énergétique de la production, il est impensable de voir prochainement l'antimatière comme un moyen de stockage industriel de l'énergie. Cependant les quantités produites, accumulées pendant plusieurs mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) ou années permettraient de disposer de suffisamment d'antimatière pour faire des voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est considérablement développé et démocratisé, au cours du XXe siècle avec...) spatiaux. En effet le poids (Le poids est la force de pesanteur, d'origine gravitationnelle et inertielle, exercée par la Terre sur un corps massique en raison uniquement du voisinage de la Terre. Elle est égale à...) du carburant (Un carburant est un combustible qui alimente un moteur thermique. Celui-ci transforme l'énergie chimique du carburant en énergie mécanique.) est déterminant dans le domaine spatial car il alourdit le vaisseau. Les recherches de la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence...) prédisent qu'il serait possible de disposer de 10 micro grammes d'anti matière, suffisamment pour un voyage Terre-Mars pour 250 millions de dollars " seulement ".

Dans le domaine médical, l'antimatière permettrait d'irradier quatre fois plus de cellules cancéreuses avec moins de séquelles sur les tissus sains, parfois abimés actuellement par les rayonnements utilisés. Le PET-Scan (Positron Electron Spectometry) utilise d'ores (ORES, l'Opérateur des Réseaux Gaz & Électricité est le l'opérateur des réseaux de distribution d'électricité et de gaz pour...) et déjà les propriétés d'interaction (Une interaction est un échange d'information, d'affects ou d'énergie entre deux agents au sein d'un système. C'est une action réciproque qui suppose l'entrée en contact de sujets.) positron-électron dans un but diagnostique.

Dans le domaine militaire, la quantité d'antimatière ne permettrait pas, une fois encore, de faire des bombes, mais elle pourrait servir de détonateur (Le détonateur est un élément de la chaîne explosive dont le rôle consiste à produire, au départ d'un courant électrique ou...) à une réaction de fusion (En physique et en métallurgie, la fusion est le passage d'un corps de l'état solide vers l'état liquide. Pour un corps pur, c’est-à-dire pour une substance constituée de molécules toutes identiques, la fusion s'effectue à...) thermonucléaire. Cela permettrait de se débarrasser du détonateur de la bombe H (La bombe H (aussi appelée bombe à hydrogène, bombe à fusion ou bombe thermonucléaire) est une bombe nucléaire dont l'énergie principale provient de la fusion de noyaux légers.), qui, rappelons-le, est constitué d'une bombe A (La bombe A, communément appelée bombe atomique, bombe à fission ou bombe nucléaire, est basée sur le principe de la fission nucléaire et utilise des éléments fissiles...) (réaction de fission de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) lourds de type Uranium). Ainsi les 5 kg de Plutonium (Le plutonium est un métal lourd de symbole chimique Pu et de numéro atomique 94, très dense — approximativement 1,74 fois plus...) nécessaires à une réaction en chaîne (Le mot chaîne peut avoir plusieurs significations :) de fission ne seraient plus indispensables et seraient remplacés par quelques micro grammes d'antimatière. La taille des bombes serait ainsi facilement réduite, ce qui permettrait leur utilisation dans les guerres conventionnelles. De plus, le rayonnement radioactif, sans la bombe A, serait insignifiant.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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