Des chercheurs italiens réussissent à faire interférer de l’antimatière
— Actualités du 21 mai 2019 —
En 1923, le physicien français Louis de Broglie a publié un article surprenant. Il y formule l’hypothèse que la matière est dotée d’une onde associée. Au cours des années suivantes, cela a été confirmé quand des chercheurs ont réussi à faire interférer des électrons, des protons et des même des molécules entières. C’est la preuve que la matière peut avoir un comportement ondulatoire, comme la lumière. La dualité onde-corpuscule est aujourd’hui un des principes clés de la mécanique quantique. Presque un siècle plus tard, on se demande si l’antimatière est soumise aussi à cette dualité ondes-corpuscules.
Qu’est ce que l’antimatière ?
L’antimatière est composée de particules très similaires à la matière, mais elle a une charge électrique opposée. Quand une particule rencontres son antiparticule, elles s’annihilent dans un violent flash d’énergie. Cela rend l’antimatière très difficile à produire et à observer. Cela génère aussi de nombreuses questions à l’échelle du cosmos. Le modèle standard de la physique des particules montre une symétrie stricte entre la matière et l’antimatière. Autrement dit, on devrait observer autant de matière que d’antimatière, mais ce n’est pas du tout le cas. L’univers est composé de matières classiques, ce qui rend notre existence possible. Mais pour les physiciens théoriciens, cela génère de nombreuses questions.
Plusieurs pistes sont étudiées pour expliquer cette absence d’antimatière. Peut-être que l’univers est globalement équilibré entre les deux types de matières mais localement il y aurait des déséquilibres. Cela suppose que nous vivons dans une bulle de matières classiques et que l’antimatière est située ailleurs. On peut aussi imaginer qu’il existe une toute petite asymétrie entre les propriétés de la matière et celles de l’antimatière. C’est cette asymétrie qui expliquerait pourquoi la matière classique a fini par triompher dans l’univers.
Une étude démontre que l’antimatière a aussi un comportement ondulatoire
Pour explorer cette piste, on peut essayer d’étudier l’antimatière en laboratoire. Depuis quelques décennies, on sait de mieux en mieux la produire et la manipuler et d’après un article publié le 3 mai 2019, on sait dorénavant aussi la faire interférer. Grâce à un interféromètre spécialement conçu pour l’occasion, une équipe italienne a réussi à mettre en évidence les propriétés ondulatoires des positrons, les antiparticules associées aux électrons. De ce côté-là, la symétrie est respectée. Le dispositif mis en place par les chercheurs ouvre cependant la voie à des tests peut-être plus intéressants.
L’interférométrie d’antimatière pourrait être utilisée pour mesurer l’accélération que subissent des antiparticules dans un champ gravitationnel, ce qui pourrait permettre d’explorer de nombreuses questions. Est-ce que l’antimatière chute de la même façon que la matière ? Les champs gravitationnels d’une masse de matière et d’une même masse d’antimatière sont-ils identiques ? Essayer de répondre à ces questions sera très difficile car l’interaction gravitationnelle est faible à l’échelle d’un positron, mais peut-être qu’une toute petite différence dans la mesure permettra enfin de comprendre où est passée l’antimatière de l’univers.
Image by NASA’s Mashall Space Flight Center
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