Antimatière
Nous vous expliquons ce qu'est l'antimatière, comment elle a été découverte, ses propriétés, ses différences avec la matière et où elle se trouve.
Qu'est-ce que l'antimatière?
En physique des particules, le type de matière constitué d' antiparticules est connu sous le nom d'antimatière, plutôt que de particules ordinaires. C’est-à-dire qu’il s’agit d’un type de problème moins fréquent.
Il est indiscernable du sujet commun, mais ses atomes sont constitués d'antiélectrons (électrons à charge positive, appelés positrons ), d'antineutrons (neutrons à moment magnétique opposé) et d'antiprotons (protons à charge négative). ), à l'envers des atomes ordinaires.
Une fois trouvés, l'antimatière et la matière s'annulent après quelques instants, libérant d'énormes quantités d'énergie, qui sont exprimées en photons de haute énergie (rayons gamma) et en autres paires de particules élémentaires. - cula-antipart cula. Par conséquent, ils coexistent nécessairement dans des espaces différents.
Dans les études de physique, on distingue les particules et les antiparticules en utilisant une barre horizontale (macro) sur les symboles correspondant au proton (p), à l'électron. (e) et neutron (n). De même, les atomes d'antimatière sont exprimés avec le même symbole chimique, selon la même règle macro.
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Découverte de l'antimatière
L'existence de l'antimatière a été théorisée en 1928 par le physicien anglais Paul Dirac (1902-1984) lorsqu'il a été proposé de formuler une équation mathématique combinant les principes de la relativité d'Albert Einstein et ceux de la physique quantique de Niels Bohr.
Ce travail théorique ardu a été résolu avec succès et on a alors conclu qu'il devait exister une particule analogue à l'électron mais avec une charge électrique positive . Cette première antiparticule s’appelait antielectron, et on sait aujourd’hui que sa rencontre avec un électron ordinaire conduit à un annihilation mutuelle et à la génération de photons (rayons gamma).
Par conséquent, il était possible de penser à l'existence d'antiprotons et d'antineutrons. La théorie de Dirac a été confirmée en 1932, lorsque des positrons ont été découverts dans l'interaction entre les rayons cosmiques et la matière ordinaire.
Depuis lors, l'annihilation mutuelle d'un électron et d'un antielectron a été observée. Leur rencontre constitue un système appelé positronium, avec une demi-vie ne dépassant jamais 10 -10 ni 10 -7 secondes.
Ensuite, à l’accélérateur de particules de Berkeley (Californie) en 1955, il a été possible de produire des antiprotons et des antineutrons par collisions atomiques à haute énergie, selon la formule d’Einstein: E = mc 2 (énergie égale masse fois la vitesse de la lumière). carré).
De même, en 1995, le premier anti-atome a été obtenu grâce à l'Organisation européenne de recherche nucléaire (CERN). Ces physiciens européens ont réussi à créer un atome d'antimatière ou d'antihydrogène de l'hydrogène, constitué d'un positron en orbite autour d'un antiproton.
Propriétés de l'antimatière
Des recherches récentes sur l'antimatière suggèrent qu'il s'agit d'un sujet aussi stable qu'ordinaire. Cependant, ses propriétés électromagnétiques sont inverses à celles de la matière .
Il n'a pas été facile de l'étudier en profondeur, étant donné les coûts monétaires énormes de sa production dans un laboratoire (environ 62 500 millions de dollars américains par milligramme créé) et sa très courte durée.
Le cas le plus réussi de création d'antimatière en laboratoire a duré environ 16 minutes . Malgré tout, ces expériences récentes nous ont permis d’imaginer que la matière et l’antimatière pourraient ne pas avoir les mêmes propriétés exactes.
Où est l'antimatière?
C’est l’un des mystères de l’antimatière, pour lequel il existe de nombreuses explications possibles. La plupart des théories sur l'origine de l'univers admettent qu'au départ, il y avait des proportions similaires de matière et d'antimatière .
Cependant, à l’heure actuelle, l’univers observable semble ne se composer que de matière ordinaire . Les explications possibles de ce changement suggèrent les interactions de la matière et de l'antimatière avec la matière noire, ou une asymétrie initiale entre la quantité de matière et l'antimatière produite pendant le Big Bang.
Ce que nous savons, c’est que, dans les anneaux de Van Allen de notre planète, des productions naturelles d’antiparticules sont réalisées . Ces anneaux se trouvent à environ deux mille kilomètres de la surface et réagissent de cette manière lorsque les rayons gamma atteignent l’atmosphère extérieure.
Cette antimatière a tendance à se regrouper, car il n’ya pas assez de matière ordinaire dans cette région pour être annihilée, et certains scientifiques pensent que cette ressource pourrait être utilisée pour extraire l’antimatière.
A quoi sert l'antimatière?
L'antimatière n'a pas encore trop d'applications pratiques dans les industries humaines, en raison de ses coûts élevés et de la technologie exigeante qui implique sa production et sa manipulation. Cependant, certaines applications sont déjà une réalité.
Par exemple, une tomographie par émission de positrons (TEP) est réalisée, ce qui suggère que l'utilisation d'antiprotons dans le traitement du cancer est possible et peut-être plus efficace que techniques actuelles avec protons (radiothérapie).
Cependant, l’antimatière serait principalement utilisée comme source d’énergie . Selon les équations d'Einstein, l'annihilation de la matière et de l'antimatière libère tellement d'énergie qu'un kilo de matière / antimatière annihilant serait dix milliards de fois plus productif que toute réaction chimique et dix mille fois plus que la physique nucléaire.
Si ces réactions sont contrôlées et exploitées, toutes les industries et même les transports seront modifiés. Par exemple, avec dix milligrammes d'antimatière, un vaisseau spatial pourrait être propulsé vers Mars.
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