Antimatière et Gravité Révélées
Dans une expérience de laboratoire révolutionnaire, des scientifiques ont déterminé de manière définitive la trajectoire des atomes individuels d’antihydrogène lorsqu’ils sont lâchés, concluant que l’antimatière tombe vers le bas. Cette découverte confirme l’attraction gravitationnelle entre l’antimatière et la matière ordinaire, éliminant la possibilité d’une répulsion gravitationnelle comme explication de la rareté de l’antimatière dans l’univers observable.
Des chercheurs de la collaboration mondiale Antihydrogen Laser Physics Apparatus (ALPHA) au CERN en Suisse ont publié leurs découvertes dans la revue Nature. Cette réalisation est le résultat de la collaboration entre de nombreux pays et institutions privées, y compris les États-Unis, soutenue par le programme conjoint du National Science Foundation (NSF) et du Département de l’Énergie des États-Unis dans le cadre du programme de partenariat en sciences et ingénierie plasma de base.
Vyacheslav “Slava” Lukin, directeur de programme dans la division de physique du NSF, souligne l’importance de la collaboration internationale et met en évidence les applications potentielles de la recherche sur l’antimatière, telles que les tomographies par émission de positons (TEP) pour la détection du cancer.
Impact de la gravité sur l’antimatière : le contrepartie énigmatique et rare de la matière ordinaire
L’antimatière, la contrepartie énigmatique et rare de la matière ordinaire, défie les notions de science-fiction concernant les moteurs à distorsion alimentés par l’antimatière et les torpilles photoniques, restant un phénomène authentique mais exceptionnellement rare.
Jonathan Wurtele, physicien des plasmas à l’Université de Californie, Berkeley, et membre de la collaboration ALPHA, a déclaré : “La théorie de la relativité générale d’Einstein dit que l’antimatière devrait se comporter exactement comme la matière”, et il a expliqué que de nombreuses mesures indirectes suggéraient que la gravité interagit avec l’antimatière comme prévu. Cependant, avant le résultat récent, il n’y avait eu aucune observation directe pour déterminer définitivement si l’antihydrogène, par exemple, réagit à la gravité en montant ou en descendant dans un champ gravitationnel.
La majeure partie de l’univers, y compris nos corps et la Terre, est composée de matière conventionnelle avec des protons, des neutrons et des électrons.
L’antimatière, bien qu’elle partage certaines propriétés opposées à la matière ordinaire, en reste la contrepartie. Par exemple, les antiprotons ont une charge négative, tandis que les protons ont une charge positive. De même, les antélectrons, également connus sous le nom de positrons, ont une charge positive, tandis que les électrons ont une charge négative.
La nature explosive de l’antimatière
Un défi majeur auquel sont confrontés les chercheurs est la nature explosive de l’antimatière au contact de la matière ordinaire. Lorsque l’antimatière touche la matière, elle s’annihile, convertissant toute leur masse en énergie. Ce processus génère une forme incroyablement dense de libération d’énergie, connue pour sa puissance.
La minuscule quantité d’antimatière dans l’expérience ALPHA ne se manifeste que sous forme d’énergie grâce à des détecteurs sensibles. Par conséquent, une manipulation méticuleuse de l’antimatière est essentielle pour éviter sa perte, selon Fajans.
La rareté de l’antimatière, malgré les prédictions d’une abondance égale à celle de la matière ordinaire, pose le problème de la baryogenèse. Bien que certaines sources d’antimatière, telles que les positrons émis par la désintégration du potassium, existent, elles sont relativement rares. Ce mystère a conduit les scientifiques à explorer des théories, notamment la répulsion de l’antimatière par la matière ordinaire lors du big bang.
Impact de la gravité sur l’antimatière : l’expérience de la collaboration ALPHA
Une récente expérience menée par ALPHA montre que l’antimatière est attirée par la gravité, comme la matière ordinaire, et non repoussée par elle. Cette conclusion remet en question la théorie de la répulsion gravitationnelle comme explication de la rareté de l’antimatière. L’expérience a éliminé la répulsion gravitationnelle de l’antimatière, mais n’a pas confirmé de manière définitive les différences dans les forces gravitationnelles entre l’antimatière et la matière ordinaire. Des mesures plus précises sont nécessaires pour répondre à cette question.
Les chercheurs impliqués dans la collaboration ALPHA prévoient de poursuivre leurs investigations sur les propriétés de l’antihydrogène. Ils cherchent à améliorer les mesures de gravité de l’antimatière et à étudier l’interaction de l’antihydrogène avec le rayonnement électromagnétique. Les différences entre l’antihydrogène et l’hydrogène peuvent remettre en question les lois physiques fondamentales de la mécanique quantique et de la gravité, nécessitant ainsi de nouvelles expériences pour obtenir des certitudes.
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