antimatière

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Présentation

antimatière, forme de la matière constituée d’antiparticules. À toute particule élémentaire est associée une antiparticule, symétrique, éphémère de la première et porteuse de charges opposées. Par exemple, l’antiparticule de l’électron, le positron, possède une charge positive de 1,6.10^-19 C.

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Historique

L’existence du positron fut imaginée dans les années 1930 par le physicien britannique Paul Adrien Maurice Dirac, qui tentait d’appliquer le principe de relativité à la théorie quantique. Cette conjecture fut démontrée expérimentalement en 1932 par le physicien américain Carl David Anderson lors d’études des rayons cosmiques. L’existence d’antiprotons et d’antineutrons fut également présumée, mais ne fut pas confirmée avant 1955, date à laquelle on produisit ces antiparticules dans des accélérateurs (voir Particules, accélérateurs de). Aujourd’hui, on est parvenu à observer directement ou indirectement tous les types d’antiparticules. On a pu constater qu’elles réagissent entre elles, tout comme les particules élémentaires de la matière.

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Antiparticule

Chaque particule élémentaire possède une antiparticule de même masse, qui en diffère par des nombres de charge opposés (charge électrique, nombre baryonique ou letonique, etc.). Lorsque tous ces nombres sont nuls, la particule est alors sa propre antiparticule, comme le photon. Particule et antiparticule ont même spin et même durée de vie si elles sont instables. On peut donc remarquer que l’appellation de particule et d’antiparticule est purement formelle : on appelle « particule » la particule élémentaire courante de la matière ordinaire, et « antiparticule » son symétrique se trouvant en écrasante minorité. Les physiciens utilisent généralement une barre pour désigner une antiparticule. Par exemple, l’antineutrino _e est l’antiparticule du neutrino v_e. La dualité particule-antiparticule est l’une des symétries fondamentales du monde physique.

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Antimatière dans l’Univers

Les scientifiques ont noté l’apparente rareté des antiparticules dans l’Univers. Cette minorité s’explique par le fait que les particules et les antiparticules sont mutuellement annihilées dès qu’on les met en présence, avec libération d’une importante énergie. Cette propriété rend par conséquent l’antimatière instable au sein de la matière. En revanche, lorsqu’elle se trouve seule en présence, l’antimatière se révèle stable.

Les astronomes pensent que les galaxies lointaines contiennent probablement de l’antimatière, bien qu’aucune méthode directe ne puisse le prouver. Il semblerait donc que l’Univers ne soit pas symétrique mais essentiellement constitué de matière ordinaire ; cette conjecture a été suggérée par la théorie cosmologique récente. (Voir Inflation).