Interaction gravitationnelle de l'antimatière - Définition

Expériences

La supernova SN 1987A

De nombreux scientifiques considèrent que la meilleure preuve expérimentale en faveur de la gravité normale provient de l'observation des neutrinos de la supernova SN 1987A. Dans cette expérience historique, trois détecteurs de neutrinos dispersés sur la planète ont observé simultanément la cascade de neutrinos émanant d'une supernova dans le Grand Nuage de Magellan. Bien qu'elle se soit produite approximativement à 164000 années-lumière de distance, on a détecté pratiquement simultanément aussi bien des neutrinos que des antineutrinos. Si ces deux variétés ont été observées, alors, la différence d'interaction gravitationnelle doit avoir été très petite. Cependant, les détecteurs de neutrinos ne peuvent établir parfaitement la distinction entre neutrinos et antineutrinos. Certains physiciens estiment prudemment qu'il y a moins de 10 % des chances que l'observation n'ait comporté aucun neutrino normal du tout. D'autres estiment que cette probabilité est inférieure, pour certains jusqu'à 1 % seulement. Malheureusement, l'amélioration de cette précision a peu de vraisemblance de se réaliser dans un avenir proche. Le rémanent de supernova SNR G1.9+0.3, dernière supernova connue qui se soit manifestée à une proximité comparable s'est produite en 1867.

L'expérience de Fairbank

Le physicien William Faibank (en) a tenté une expérience de laboratoire pour mesurer directement l'accélération gravitationnelle aussi bien des électrons que des positrons. Cependant, le rapport de leur charge sur leur masse est tellement grand que les effets électromagnétiques écrasent l'expérimentation.

L'observation directe des forces gravitationnelles au niveau d'une particule est difficile. A ces petites distances, les forces électriques tendent à écraser les interactions gravitationnelles beaucoup plus faibles. De plus, les antiparticules doivent être conservées à l'écart de leur contrepartie normale, pour éviter leur annihilation rapide. Pire encore, les méthodes de production de l'antimatière donnent typiquement des résultats de très haute énergie impropres aux observations. On peut comprendre que tout ceci rend difficile la mesure directe de la réaction gravitationnelle sur l'antimatière.

Les expériences sur l'hydrogène neutre froid

Ces dernières années, la production d'antihydrogène froid est devenue possible sur les expériences ATHENA et ATRAP du CERN. L'antihydrogène, électriquement neutre, peut rendre possible la mesure directe de l'attraction gravitationnelle des particules d'antimatière à la matière Terre.

Dans la fiction

Dans l'épisode 6 de l'anime Neon Genesis Evangelion (et le tome 3 de l'adaptation en manga), le héros utilise un fusil à positrons. Les experts lui indiquent qu'en raison de l'influence de la gravitation terrestre sur la trajectoire des positrons, le tir doit être corrigé de quelques secondes d'arc par rapport à la ligne droite — donc la visée assistée indique que l'ajustement est bon alors qu'il pourrait sembler être à quelques secondes de la position supposée.

Motivations pour l'antigravité

Des partisans soutiennent que l'antigravité de l'antimatière pourrait expliquer d'importantes questions de physique. Au-delà de la violation CP déjà évoquée, ils affirment qu'elle explique deux paradoxes cosmologiques. Tout d'abord, l'apparente absence locale d'antimatière : en théorie, la matière et l'antimatière devraient se repousser gravitationnellement l'une l'autre, et former des galaxies séparées de matière et d'antimatière. Ces galaxies devraient aussi se repousser mutuellement, évitant ainsi toute possibilité de collision ou d'annihilation.

Cette même répulsion galactique est aussi considérée comme une explication potentielle de l'observation indiscutable de l'accélération de l'Univers. Si la gravité était universellement attractive, on pourrait s'attendre à la décélération de son expansion, et finalement à sa contraction ultime en un Big Crunch. Les astronomes et les physiciens, en utilisant les observations du décalage vers le rouge, estiment au contraire que ses dimensions sont en expansion et que le taux de cette expansion s'accélère de façon elle-même à peu près constante. Plusieurs théories ont été formulées pour appuyer cette observation dans le contexte d'une gravité en attraction perpétuelle. D'un autre côté, des partisans de l'antigravité soutiennent que dans le cas où elles se repoussent mutuellement, des quantités égales de matière et d'antimatière compenseraient précisément toute attraction