Des recherches montrent que le génie Albert Einstein avait raison à propos de l'antimatière

Cependant, les scientifiques font des progrès importants vers une meilleure compréhension de l’antimatière. Des chercheurs ont déclaré mercredi (27 septembre) avoir montré pour la première fois que l'antimatière réagit à la gravité de la même manière que la matière : en tombant. Le succès de l’expérience a une fois de plus renforcé la théorie de la relativité générale du physicien de génie Albert Einstein.

Les recherches montrent qu’Albert Einstein a utilisé des phénomènes naturels dans la figure 1. — Simulation d'atomes d'antihydrogène tombant dans l'instrument ALPHA-g au Centre européen de recherche nucléaire (CERN) à Genève, en Suisse. Photo : Fondation nationale des sciences des États-Unis

Comme nous le savons, tout ce que nous voyons, des planètes aux étoiles, en passant par les caniches et les sucettes, est constitué de matière ordinaire. Pendant ce temps, l’antimatière est la mystérieuse jumelle de la matière ordinaire, ayant la même masse mais une charge opposée.

Presque toutes les particules subatomiques, telles que les électrons et les protons, ont des homologues en antimatière. Alors que les électrons portent une charge négative, les antiélectrons, également appelés positons, portent une charge positive. De même, alors que les protons sont chargés positivement, les antiprotons sont chargés négativement.

Selon cette théorie, le Big Bang qui a donné naissance à l’univers aurait dû créer des quantités égales de matière et d’antimatière. Cependant, il semble y avoir très peu d’antimatière – et pratiquement aucune sur Terre. De plus, la matière et l’antimatière sont incompatibles entre elles. Si vous les touchez, ils exploseront.

L'expérience a été menée au Centre européen pour la recherche nucléaire (CERN) en Suisse par des chercheurs de la collaboration Antihydrogen Laser Physics Facility (ALPHA). Il s’agit de l’antimatière homologue de l’hydrogène, l’élément le plus léger.

« Sur Terre, la majeure partie de l’antimatière naturelle est créée lorsque les rayons cosmiques – des particules énergétiques venues de l’espace – entrent en collision avec des atomes dans l’air et créent des paires matière-antimatière », a déclaré le physicien Jonathan Wurtele de l’Université de Californie, co-auteur de l’étude publiée dans la revue Nature.

Cette antimatière nouvellement créée n’existe que jusqu’à ce qu’elle rencontre un atome de matière normale dans la basse atmosphère. Cependant, l’antimatière peut être synthétisée dans des conditions contrôlées, comme dans l’expérience ALPHA.

L'antihydrogène est contenu dans une chambre à vide cylindrique et piégé par un champ magnétique. Les chercheurs ont réduit le champ magnétique pour libérer l’antimatière et voir si elle retombait contre la gravité. Il se comportait comme l’hydrogène dans les mêmes conditions.

« Ce résultat a été prédit par la théorie et des expériences indirectes… Mais aucun groupe n’a jamais réalisé d’expérience directe où l’antimatière est lâchée pour voir dans quelle direction elle tombe », a déclaré Joel Fajans, physicien de l’UC Berkeley et co-auteur de l’étude.

Lorsque Einstein a inventé la relativité générale – une explication complète de la gravité – il a traité toute la matière comme équivalente, ce qui signifie que l’antimatière réagirait de la même manière que la matière. L’antimatière n’a été officiellement découverte qu’en 1932.

« Je pense que cela témoigne de la puissance de la relativité générale et de ses principes d’équivalence », a déclaré le physicien et co-auteur de l’étude William Bertsche de l’Université de Manchester au Royaume-Uni, qui a mené les expériences au CERN.

En démontrant que l’antimatière et la matière sont attirées par la gravité, l’expérience a écarté une explication possible de la rareté antérieure de l’antimatière : celle-ci aurait été repoussée de l’autre côté du Big Bang.

Finalement, le physicien Fajans a fait cette remarque : « Quelle que soit la qualité de la théorie, la physique reste une science expérimentale. »

Hoang Hai (selon le CERN, l'UNSF et Reuters)

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