[News] Pourquoi l'univers ne contient-il pas d'antimatière ?

[Adrien]

Une équipe internationale, à laquelle des chercheurs de l'Université de Toronto et de l'université York ont participé, a annoncé des résultats de recherche qui pourraient résoudre une énigme qui existe depuis longtemps dans le domaine de la physique des particules : pourquoi l'univers est-il constitué de matière et non d'antimatière ? Ces résultats pourraient également remettre en cause le Modèle Standard de la physique des particules. Ce travail de recherche est basé sur l'exp...

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[prozac]

bon alors voilà ..... maintenant je mélange tout ! ..... je me satisfaisais parfaitement de la thèse selon laquelle notre univers serait occupé de plus de 99% d'antimatière .... mais il s'agissait de matière ou d'énergie sombre (ou noire) ..... je vais devoir me mettre au travail et réviser ma conception du monde et du non-monde ...

[kace]

bon alors voilà ..... maintenant je mélange tout ! ..... je me satisfaisais parfaitement de la thèse selon laquelle notre univers serait occupé de plus de 99% d'antimatière .... mais il s'agissait de matière ou d'énergie sombre (ou noire) ..... je vais devoir me mettre au travail et réviser ma conception du monde et du non-monde ...

Petit mélange en effet, semble-t-il ;-)
D'après le modèle standard de cosmologie (Lambda - Cold Dark Matter, ou L-CDM), l'univers est constitué de ~5% de matière baryonique "standard" (les atomes qui nous constituent), ~25% de matière noire et ~70% d'énergie noire. Et les 5% de matière sont de la matière, pas de l'antimatière (qui est donc à 0%). Pour la matière noire, on ne la connaît pas (et elle est peut-être un mélange de matière noire et d'antimatière noire, mais on ne le sait pas. Seule la somme des énergies de masse est connue, à ~25%).
D'après ce que je comprends du résumé de l'article (que je n'ai pas eu le tps de chercher et de lire, faudra que je le fasse ;-), ils ont une piste pour mieux comprendre l'asymétrie de comportement entre matière et anti-matière, asymétrie qui pourrait potentiellement expliquer le fait que l'Univers ne soit apparemment constitué que de matière, et d'aucune anti-matière. Une grande énigme scientifique serait alors résolue, mais ça reste manifestement à préciser et confirmer, notamment quand aux impacts sur l'autre modèle standard, celui de physique des particules (et pas de cosmologie !), qui n'explique pas / très mal l'asymétrie entre matière et antimatière.
A suivre ...
Au passage, ça me fait penser que je n'ai jamais rien lu sur l'hypothèse suivante : pourquoi n'y aurait-il pas équilibre de la matière et de l'antimatière, avec 5% de matière standard, 0% d'antimatière, 10% de matière noire et ... 15% d'antimatière noire (et donc 10+15=25% de matière noire en tout), et donc un total de 15% de matière (noire ou pas) et 15% d'antimatière (noire ou pas) ??? En gros, le déséquilibre matière-antimatière ne serait que sur la matière non-noire, et serait compensé pas un déséquilibre inversé sur la matière noire ... J'imagine que d'autres y ont pensé, mais ce n'est peut-être simplement pas compatible avec les lois de conservation de physique des particules (du genre charge de couleur) ? Qqn a des infos là-dessus ?

[cisou9]

J'ai lu l'article trois ou quatre fois, mais je n'ai pas bien pigé la relation entre les oscillations et la matière et l'antimatière.

[kace]

:_salut:
J'ai lu l'article trois ou quatre fois, mais je n'ai pas bien pigé la relation entre les oscillations et la matière et l'antimatière.

Article peu détaillé mais ils ont détecté une oscillation probablement (d'après les résultats provisoires) assez fortement asymétrique entre neutrino et anti-neutrino. Or lors des premières secondes du big bang, neutrino, anti-neutrino, matière et anti-matière étaient en équilibre thermique : si l'asymétrie est forte sur les neutrinos (et si j'ai bien compris :-), ça a probablement pu se transmettre en asymétrie sur la matière ordinaire. Puis, une fois le découplage fait entre neutrino et matière classique (qques secondes ou minutes après le big bang), la proportion plus faible d'antimatière a été détruite par collision avec la matière, et ça expliquerait donc la disparition de l'antimatière (si j'ai bien extrapolé le peu d'infos de l'article, là encore :-).

[prozac]

merci Kace pour vos réponses qu'il va falloir, pour la novice que je suis, potasser splus érieusement ...
je recherche dans Sciences et Vie un article qui se réfère à ce vaste sujet
si j'ai du neuf, je fais signe

cordialement

[Asohan]

Je peux vous fournir une réponse assez "simple" sur la relation entre l'oscillation des neutrino et la violation de CP.

Les neutrino sont composés de 3 sortes : électronique, muonique et tauique (ce sont un peu les "fantômes" des électrons, muons et taus). On a découvert que : si les processus élémentaires de la matière pouvaient créer les neutrinos correspondant à l'équilibre de la réaction (un peu comme on équilibre une réaction chimique, exemple : p + électron --> n + neutrino électronique) en revanche, les neutrinos émis peuvent, pendant leur voyage, changer de type ! C'est ce qu'on appelle l'oscillation des neutrinos.

Cette oscillation a été mise en évidence en regardant la comparaison entre les prévisions de neutrinos venant du Soleil, et les modèles théoriques : il y a un décalage. Évidement ce décalage s'explique : imaginez que les type de neutrinos sont en fait tous les trois mélangés : c'est un aspect quantique des particule. Comme le pion peut être vu comme un ensemble de quarks u/u_bar ou d/d_bar (selon la mesure), on peut voir un neutrino émis par la réaction : (p + électron --> n + neutrino électronique) comme :
- 100% de neutrino électronique,
- 0% de muonique,
- 0% de tauique.
Ensuite selon le temps de propagation, la probabilité de retrouver cet état change ! Les trois types de neutrinos ayant une masse faible mais différente, la vitesse d’oscillation des trois types fait changer le mélange. Au bout de X kilomètres, ont pourra donc trouver notre neutrino de départ dans un état : (75% / 20% / 5%) par exemple.
Cette variation de phase peut être vue comme une rotation dans l'espace des saveurs. On a donc le droit a une belle matrice 3x3 dans laquelle intervient les angles de mixage entre les phases de chaque type.

Ces angles de mélange sont liés à d'autres théories sur les changement de saveur dans les processus électrofaibles notamment. Ils expliquent, avec certaines valeurs, la violation de CP. Donc si on mesure les bonnes oscillations de neutrinos entre Tokai (accélérateur) et Kamioka (détecteur), on prouve le déficit matière/anti-matière.

[Zoharion]

Cette explication revient à dire qu'une phase est privilégiée par rapport aux autres, puisque les autres tendent naturellement vers elle progressivement. Est-ce parce qu'elle permet de consommer le moins d'énergie au système ? Et si oui, l'antimatière demanderait alors plus d'énergie ?

[Victor]

Dans ce que tu dis cela ne reviendrais il pas à dire que l'état d'énergie, de la matière que sont les neutrinos, est de haute entropie comme on dit que la chaleur est une forme haute en entropie de l'énergie

[Asohan]

Pour répondre à Zoharion :

Une phase est "privilégiée" au départ dans le sens où une réaction faisant intervenir un électron ne pourra produire qu'un neutrino électronique (et pas un muonique par exemple). Ensuite, le neutrino va mettre du "temps" avant d'osciller vers un autre état.
Si finalement on mesure l'état juste à la sortie de la réaction : sur 100 coups, on a 100% de chance de voir:
- 100% de neutrino électronique,
- 0% de muonique,
- 0% de tauique.
Si on fait la même mesure 100 Kms plus loin (ex: T2K), alors on pourrais voir (75% / 20% / 5%). Évidement, si on ne fait qu’un seul test, on peut avoir une seule réponse, mais avec les probabilité correspondante.

Afin de minimiser ses choix (énergie), la nature conserve souvent les particules dans des états intriqués de manière quantique, et elle ne fait un choix que si on sonde (mesure) l'état. C'est le fondement même de la mécanique quantique.

Pour répondre à Victor :

Je ne vois pas très bien le rapprochement avec l'entropie. D'un point de vue thermodynamique ça sert à mesurer le désordre, et le deuxième principe explique que cette entropie ne peut qu'augmenter. Pour des particules, c'est plus compliqué.
On se place maintenant dans un ensemble microcanonique pour décrire la matière et donc, l'entropie d'une seule particule n'a pas de sens. Je comprends ce que tu veux dire pour la chaleur et l'entropie, mais ici il s'agit juste de décrire le neutrino comme un état intriqué (superposé) de plusieurs états fondamentaux au lieu de discerner 3 particules bien séparées.
J'espère que j'ai répondu à ta question. Si ce n'est pas le cas, n'hésite pas, pose d'autre questions

[Zoharion]

Ce n'est pas une sonde qui force la particule à s'orienter vers un état, c'est tout simplement n'importe quelle interaction avec son environnement proche (bref la rencontre avec un ensemble d'éléments ayant déjà perdu leurs superpositions d'état par interactions mutuelles).

[Asohan]

Pour répondre à Zoharion :

En physique subatomique, "sonder" veut dire interagir. En français (non canadien) et en anglais, en tout cas.

Pour interagir, pas besoin d'avoir d'autres particules dégénérées (= qui ont choisi leur état), on peut très bien faire un collision quantique entre deux particules de type indéterminé. Il faut alors prendre en compte tous les diagrammes (de Feynman) possibles pour extraire la bonne section efficace (= probabilité d’interaction pour chaque type de particule de sortie et de particule échangée).

[keyplus]

moi je pense qu il existe un troisieme type de matiere qui se comporte comme antimatiere envers lantimatiere et comme matiere envers la matiere une sorte de matiere cameleon quoi