Découvertes sur l'Antimatière

L'antimatière, c'est quoi ?

L'existence de l'antimatière a été prédite par Paul Dirac en 1923. Ce physicien tentait de décrire les électrons grâce à des équations mathématiques. La résolution de ces équations allait le conduire à indentifier une particule ressemblant en tout point à un électron qui serait réfléchi dans un miroir : une masse inchangée, mais certaines de ses propriétés inversées. Ainsi la charge du positon est positive, et le spin (qui s'apparente à la rotation de la particule sur elle même) change de sens. Cette particule "miroir" ou "antiparticule" est baptisée positon. C'est elle qui formerait l'antimatière. Elle sera aperçue pour la première fois en 1932 dans le rayonnement cosmique, un vent de particules très riches en énergie en provenance directe de l'espace. Aujourd'hui, les physiciens estiment que toutes les particules de matière possèdent leurs antiparticules, même si toutes ces dernières n'ont pas encore été vues dans les détecteurs de particules.

 

 

Et alors ?

Au coeur de notre Galaxie jaillit au minimum 10 milliards de tonnes d'antimatières par secondes, soit 1,3 millions de Tour Eiffel. Formée comme la matière, dans le Big Bang, il y  a 13,7 milliards d'années, elle est aujourd'hui l'un des grands mystères de la cosmologie. Cependant cette antimatière ne forme aucune étoile, aucune planète, aucun nuage de gaz,etc.. En 1970, un ballon-sonde voyageant dans la haute atmosphère capte un signal. Il s'agit d'un flot de photons. Ces particules d'énergie pure viennent des régions centrales de la Galaxie, et elles possèdent toutes la même énergie : 511 électronvolts. Pour les chercheurs ce chiffre signifie la présence d'antimatière car lorsqu'un positon et un électron se rencontrent, ils disparaissent à la faveur d'un groupe de photons de 511 kilo-électronsvolts.

 

 

Tentatives de localisation :

Les expériences pour localiser la source de photons vont se multiplier. En 1990, le satellite d'observation américain Compton déclare que le flux de photons est régulier. Pour les chercheurs, qu'un seul astre emette une telle quantité de particules à une telle régularité est peu probable. Ils imaginent alors que cela parviendrait de plusieurs sources. Cela expliquerait sa régularité : les faiblesses des unes serait compensées par la surproduction des autres. Et additionnées elles justifierait les dix milliards de tonnes par seconde. Grâce au satellite européen Integral qui délivre une carte de rayonnement à 511 kilo-électronsvolts, les recherches peuvent alors avancer. Les chercheurs connaissent donc à présent l'emplacement des sources emmettant de l'antimatière.

 

 

Sources possibles :

Le trou noir supermassif :

Situé au centre de notre Galaxie et trois millions de fois plus gros que notre Soleil, ce trou noir a longtemps été le suspect no1. Il aspire tout ce qui se trouve autour de lui et tirerait de la matière l'énergie suffisante pour créer de l'antimatière. Car à mesure que la matière approche du trou noir, elle tourne autour de lui et accélère. Les frottements entre atomes l'échauffent, et elle finit sous la forme d'un gaz plasma porté à plus de 11 milliards de degrés. Ce plasma pourrait produire à partir de la collision de deux photons, des paires électron-positon. Ils seraient ensuite expulsés par un jet de matière et d'énergie au niveau des pôles du trou noir. Cependant ce trou noir est assoupi. En effet la matière avant de disparaître, est censée emettre des quantités fabuleuses d'énergie, très visibles même depuis la Terre. Or les astronomes ne mesurent pas grand-chose. D'ailleurs la carte dressée par le satellite Integral a démontré que le gros du flux n'était pas centré sur lui. Aujourd'hui, les chercheurs estiment qu'il n'emet pas plus de 10% du total d'antimatière.

 

Les supernovæ thermo-nucléaire :

Dans ce cas, une étoile est accompagnée par une naine blanche. Cetr astre est assez lourd pour exercer une attraction sur l'étoile. Les couches de gaz qui la composent se retrouvent sur la naine blanche. Dans un premier temps, celle-ci grossit, puis elle se ratatine sous cette masse de plus en plus importante. Et elle finit par exploser, projetant dans l'espace des atomes de toutes sortes dont le cobalt 56 qui est radioactif et qui se désintègre spontanément pour donner, entre autres, des positons. C'est ainsi que, même après avoir disparu depuis longtemps, la supernova continu de produire de l'antimatière. Vu le nombre de ces explosions (une toute les 2 000 ans) et leur capacité de production, elles expliqueraient 20% du total.

 

Les binaires X :

Elles se composent d'une étoile à un bout et d'une étoile à neutrons ou d'un trou noir à l'autre. Et ce "bout" là aspire l'autre grâce à la gravitation qu'il exerce. Il se trouve ainsi entouré d'un disque de matière prélevée sur l'étoile. Comme pour le trou noir supermassif le disque de matière se transforme en plasme producteur de paires électron-positon. Vu le nombre de binaires X dans le centre galactique, et la superposition de la carte des binaires X et celle du rayonnement à 511keV, elles pourraient produire 50% de l'antimatière.

 

Les hypernovæ :

Une hypernova est l'explosion d'une étoile 40 fois plus grosse que notre Soleil. C'est l'événement qui dégagerait le plus d'énergie dans l'Univers, juste après le Big Bang. Mais depuis la Terre nous ne pouvons observer que le flux de rayons gamma. Il est cependant très probable qu'une partie de cette énergie soit transformée en antimatière. Une telle quantité d'énergie pourrait fabriquer 20% du total d'antimatière même si une supernova de ce type n'a lieu qu'une fois par million d'années dans le centre galactique.

 

La matière sombre :

Cette matière qui expliquerait le manque de poids de l'Univers et qui permet à la Galaxie de tourner à cette vitesse, pourrait contenir une certaine quantité d'antimatière. Car il y a de fortes chances pour que les autres sources ne forment pas pile les 100% d'antimatière. Et cette matière sombre réunirait les quelques pourcents manquants

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