Antimatière


Contrepartie de la matière, produisant beaucoup d'énergie en contact avec la matière

Continuité : Legends


  Dans la théorie que l'on appelle le "modèle standard", chaque particule (électron, photon, quark, etc.) possède son double maléfique, une antiparticule.
  Il s'agit de la même particule (la masse est identique), mais avec des caractéristiques opposées, comme la charge électrique. Ainsi, l'électron, de charge négative, possède son antiélectron, de charge positive.
  Autre fait remarquable : l'antimatière est une substance qui s'annihile instantanément lorsqu'elle entre en contact avec la matière, en relâchant une énergie considérable (énergie que l'on peut calculer grâce à la fameuse équation d'Albert Einstein, E = mc²).
  Pour donner une idée, avec un gramme de matière et un gramme d'antimatière, on peut produire l'équivalent énergétique de la bombe atomique d'Hiroshima.
  L'antimatière a des applications médicales comme la tomographie par émission de positrons, une technique d'imagerie des organes en fonctionnement.

Antimatière
Schéma du concept de l'antimatière


  Les calculs des physiciens indiquent que lors du Big Bang, il a été produit autant d'antimatière que de matière. Pourtant, quand l'on regarde autour de nous, on s'aperçoit rapidement que la matière l'a emporté : nous vivons dans un univers composé de matière, et à part quelques traces détectées dans les rayonnements cosmiques et accélérateurs de particules, point d'antimatière à l'horizon.
Pourquoi donc cette prévalence de la matière sur l'antimatière ?
C'est hélas une énigme à laquelle nous n'avons pas de réponse formelle pour le moment, et répondre à cette question est d'ailleurs le principal défi des chercheurs travaillant actuellement sur le comportement des antiparticules.

Voici donc un historique des découvertes scientifiques liées à l'antimatière :

  En 1928, le physicien britannique Paul Dirac mit au point une équation qui combinait la mécanique quantique et la relativité restreinte pour décrire le comportement d'un électron se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière.
L'équation de Dirac est donc publiée dans l'article La théorie quantique de l'électron par la revue Proceedings of the Royal Society A le 2 janvier 1928. Elle a valu à Dirac le prix Nobel de physique en 1933.
Cette équation admettait plusieurs solutions possibles  : de même que l'équation x² = 4 peut avoir deux solutions (x = 2 ou x = -2), l'équation de Dirac était vérifiée pour deux valeurs : un électron de charge positive et un électron de charge négative. Jusque-là, seuls des électrons de charge négative avaient été observés. Dirac en tira la conclusion qu'à chaque particule de matière correspondait une antiparticule, tout à fait identique, mais de charge opposée.

Antimatière
Paul Dirac


  En 1932, Carl Anderson, un jeune professeur au CalTech (California Institute of Technology, aux États-Unis), étudiait les rayons cosmiques à l'aide d'un dispositif appelé chambre à brouillard. Il observa alors les traces d'une particule de même masse que l'électron, mais positive. Il déduisit qu'il venait d'observé l'antiélectron prédit par Dirac quelques années plus tôt.  Il publia ses résultats pour la découverte du positon (l'autre nom de l'antiélectron, s'écrit aussi "positron" si on conserve l'appellation anglaise) dans la revue Science, dans un article intitulé L'existence apparente de positifs facilement déviables. Cette découverte valut à Anderson la moitié du prix Nobel de physique en 1936.

Antimatière
Carl Anderson


  En 1955, Owen Chamberlain, Emilio Segrè, Clyde Wiegand, et Thomas Ypsilantis, membres du Laboratoire de Radiation de l'Université de Californie à Berkeley aux États-Unis découvrirent l'antiproton (un proton de charge négative). Cela valut à Emilio Segrè et Owen Chamberlain le prix Nobel de physique en 1959.
Puis en 1956, Bruce Cork, Glen Lambertson, Oreste Piccioni et William Wenzel observèrent l'antineutron.
  Ensuite en 1965, 2 équipes de chercheurs parvinrent à observer des noyaux d'antiatomes de deutérium (ce qui correspond à antiproton associé à un antineutron).
Un pas supplémentaire fut franchi dans l'étude de l'antimatière en 1978, quand des antiprotons furent stockés pendant 85 heures par une équipe de physiciens du CERN.
  En 1981, les premières collisions matière-antimatière eurent lieu au CERN, les physiciens pouvant alors apprendre de nombreuses choses sur l'antimatière à partir des traces formées par les particules créées au moment de la collision.
  C'est finalement en 1995 que l'on parvint à créer un antiatome d'hydrogène (un antiproton associé à un positron), grâce à l'équipe de Walter Oelert.

  Depuis le début des années 2010, les expériences sur l'antimatière se sont multipliées au CERN. Elles visent à déterminer le plus précisément possible les caractéristiques de l'antimatière (moment magnétique, rapport charge/masse, etc.) afin de mieux cerner les différences entre matière et antimatière. Le but pour les physiciens est de savoir pourquoi dans notre univers, la matière l'a emporté sur l'antimatière.
Informations encyclopédiques
Antimatière
Nom
Antimatière
Type
Physique

Informations administratives
Auteur principal

Co-auteur(s)

Date de création
avant 2006

Date de modification
14/10/2020

Nombre de lectures
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Malgré tout le sérieux dont nous tentons de faire preuve en rédigeant ces fiches, ne perdez pas de vue que nous ne sommes pas des spécialistes de la question et que l'erreur est humaine, et ce même si toutes les sources utilisées sont supposées être "sérieuses". Pour information, voici la liste des diverses sources utilisées pour cette partie consacrée à l'astronomie :

    - Encyclopédie Quid
    - Encyclopédie Encarta
    - Site internet Futura Sciences
    - Site internet de la NASA
    - Site internet du téléscope spatial Hubble
    - Site internet de l'Agence Spatiale Européenne
    - Site internet du Centre National de la Recherche Scientifique
    - Site internet du Centre National d'Etudes Spatiales
    - Site internet 01univers
    - Site internet Astronomes

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