Certains des plus grands mystères de la cosmologie impliquent l'antimatière, mais elle est difficile à étudier car elle est très difficile à obtenir en laboratoire. Maintenant, un groupe de physiciens a décrit une nouvelle façon relativement simple de créer de l'antimatière, en pointant deux lasers l'un sur l'autre pour reproduire les conditions à proximité d'une étoile à neutrons, convertissant la lumière en matière et en antimatière.
Fondamentalement, l'antimatière semble simple - c'est comme la matière ordinaire, sauf que ses particules ont la charge opposée. Cependant, cette différence fondamentale a des implications importantes : si la matière et l'antimatière se rencontrent un jour, elles s'annihilent avec une explosion d'énergie.
En fait, il aurait dû détruire l'univers il y a des milliards d'années, mais ce n'est manifestement pas le cas. Alors, comment la matière en est-elle arrivée à dominer ? Qu'est-ce qui a fait pencher la balance en sa faveur ? Et où est passée toute l'antimatière ?
Malheureusement, en raison de la pénurie et de l'instabilité de l'antimatière, il est difficile de trouver des réponses à ces questions. L'antimatière est créée naturellement dans des conditions extrêmes telles que des éclairs ou à proximité de trous noirs et d'étoiles à neutrons, ainsi que artificiellement sur des objets énormes tels que le Grand collisionneur de hadrons.
Mais maintenant, les chercheurs ont développé une nouvelle méthode pour produire de l'antimatière dans de petits laboratoires. Bien que l'équipe n'ait pas encore construit l'appareil, les simulations montrent que ce principe est réalisable.
Le nouvel appareil consiste à tirer deux lasers puissants sur un bloc de plastique. Ce bloc sera traversé par de minuscules canaux de seulement quelques micromètres de large. Lorsque chaque laser frappe une cible, il accélère un nuage d'électrons dans le matériau et les fait voler - jusqu'à ce qu'ils entrent en collision avec un nuage d'électrons s'éloignant de l'autre laser.
Cette collision produit beaucoup de rayons gamma et, en raison des canaux extrêmement étroits, les photons sont également plus susceptibles d'entrer en collision les uns avec les autres. Ceci, à son tour, génère des flux de matière et d'antimatière, en particulier des électrons et leur équivalent d'antimatière, les positons. Enfin, les champs magnétiques autour du système focalisent les positons en un faisceau d'antimatière et l'accélèrent à des énergies extrêmement élevées.
"De tels processus peuvent avoir lieu, entre autres, dans la magnétosphère des pulsars, c'est-à-dire des étoiles à neutrons en rotation rapide", explique l'auteur de l'étude, Alexei Arefiev. "Avec notre nouveau concept, de tels phénomènes pourraient être simulés en laboratoire, au moins dans une certaine mesure, ce qui nous permettrait de mieux les comprendre."
L'équipe affirme que la nouvelle méthode est très efficace, produisant 100 000 fois plus de positons qu'un seul laser, et que les lasers d'entrée n'ont pas besoin d'être très puissants. Le faisceau d'antimatière résultant peut atteindre une énergie de 1 gigaélectronvolt (GeV) à une distance de seulement 50 micromètres, ce qui nécessite généralement des accélérateurs de particules à grande échelle.
Pour le moment, le concept n'est toujours pas réalisé, mais l'équipe soutient que des technologies pour le mettre en œuvre existent déjà sur certains sites. Cela pourrait fournir de nouvelles informations sur les conditions extrêmes autour des trous noirs et des étoiles à neutrons, et potentiellement nous aider à percer le mystère cosmique de l'antimatière.
L'étude a été publiée dans la revue Communications Physics.
2021-07-27 05:17:07
Auteur: Vitalii Babkin