Des physiciens du CERN ont découvert que l'antimatière tombe en bas, pas en haut. Bien sûr, cela semble évident, mais les scientifiques jusqu'à aujourd'hui ne pouvaient pas confirmer que l'antimatière réagissait à la gravité de la même manière que la matière ordinaire. La nouvelle expérience donne la meilleure réponse à ce jour.
L'antimatière est très similaire à la matière qui compose tout ce qui nous entoure, avec une différence importante : ses particules ont la charge électrique opposée. Et cette simple distinction a des implications importantes : chaque fois qu'une particule et une antiparticule se rencontrent, elles s'annihilent (s'annihilent).
Heureusement pour nous, les êtres basés sur la matière, l'antimatière est extrêmement rare dans l'univers, mais personne ne sait pourquoi.
Le big bang aurait produit une quantité égale de matière et d'antimatière, ce qui aurait conduit à la destruction de tout le contenu de l'univers il y a des milliards d'années. Le fait que nous existions aujourd'hui montre qu'une inconnue a créé un déséquilibre en faveur de la matière ordinaire.
Par conséquent, les physiciens étudient de près l'antimatière pour voir s'il existe d'autres différences entre elle et la matière ordinaire, en plus de la charge, qui pourraient expliquer le déséquilibre. Le modèle standard dit qu'il ne devrait pas y avoir d'autres différences, donc si les scientifiques trouvent quelque chose, cela pourrait ouvrir un tout nouveau monde de la physique.
Cela signifie que les scientifiques doivent littéralement revenir à l'essentiel pour étudier l'antimatière. Par exemple, chaque élément absorbe et émet de la lumière à différentes longueurs d'onde, créant une signature unique appelée spectre d'émission. L'antimatière devrait avoir le même spectre que la matière, mais ce n'est qu'en 2016 que les scientifiques du CERN l'ont finalement testé. En effet, l'antihydrogène a le même spectre que l'hydrogène.
Comment l'antimatière réagit à la gravité est une autre question apparemment simple qui a pris des années à étudier.
Il peut sembler que nous devrions déjà le savoir, mais la plupart du temps, l'antimatière est suspendue dans des pièges électromagnétiques pour l'empêcher de s'annihiler avec la matière. On s'attend à ce que l'antimatière réponde à la gravité de la même manière que la matière ordinaire, mais il y a une petite chance que ce ne soit pas le cas et qu'elle puisse tomber vers le haut à la place.
Pour tester cette idée, une équipe de physiciens a placé des antiprotons et des ions d'hydrogène chargés négativement dans un dispositif électromagnétique appelé piège de Penning. Une fois à l'intérieur, les particules suivent une trajectoire cyclique et, en mesurant leur fréquence, les scientifiques peuvent calculer leur rapport charge/masse. Ce rapport devrait être le même pour les particules de matière et les particules d'antimatière, mais toute différence s'expliquera par des différences dans leur interaction avec la gravité.
En effet, les scientifiques ont découvert que la matière et l'antimatière réagissent de la même manière à la gravité. Au moins dans l'incertitude expérimentale, qui est à moins de 97% de l'accélération gravitationnelle subie par les particules. Selon les chercheurs, c'est quatre fois plus précis que dans les expériences précédentes.
Cependant, cela laisse encore de la place à une nouvelle physique. D'autres expériences testent l'interaction de l'antimatière avec la gravité en utilisant une approche beaucoup plus simple - faire tomber des particules d'antimatière d'une hauteur et observer ce qui leur arrive. Si ces expériences montrent des résultats différents de l'expérience actuelle, cela pourrait faire allusion à une physique au-delà du modèle standard.
La nouvelle étude est publiée dans la revue Nature.
2022-02-06 19:09:37
Auteur: Vitalii Babkin