Une découverte nous rapproche du mystère de l'antimatière, démontrant que "Einstein avait raison"

Des scientifiques ont fait une découverte capitale sur l'antimatière, cette substance mystérieuse qui abondait au début de la création de l'univers.

L'antimatière est le contraire de la matière, dont sont constituées les étoiles et les planètes.

Les deux substances ont été générées en quantités égales lors du Big Bang, la grande explosion qui a créé l'univers.

La dernière étude en date a révélé que les deux substances réagissent de la même manière à la gravité.

Pendant des années, les physiciens se sont efforcés de découvrir les différences et les similitudes entre les deux substances, afin d'expliquer l'origine de l'univers.

Découvrir que l'antimatière s'élève en réponse à la gravité, au lieu de tomber, aurait complètement bouleversé tout ce que nous savons de la physique.

Or, il a été confirmé pour la première fois que les atomes d'antimatière tombent. Loin d'être une impasse scientifique, cette découverte ouvre la voie à de nouvelles expériences et théories : tombent-ils à la même vitesse, par exemple ?

Lors du Big Bang, la matière et l'antimatière ont dû se combiner et s'annuler, ne laissant que de la lumière. C'est l'un des grands mystères de la physique, et la découverte des différences entre les deux est la clé pour le résoudre.

D'une manière ou d'une autre, la matière a pris le dessus sur l'antimatière dans les premiers instants de la création.

La façon dont elle réagit à la gravité pourrait en être la clé, selon le Dr Danielle Hodgkinson, membre du groupe de recherche de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CERN), en Suisse, l'un des plus grands laboratoires de physique des particules au monde.

"Nous ne comprenons pas comment notre univers en est venu à être dominé par la matière, c'est donc ce qui motive nos expériences", m'a-t-elle dit.

La plupart de l'antimatière n'existe que de façon fugace dans l'univers. Pour réaliser les expériences, l'équipe du CERN a donc dû la créer sous une forme stable et durable.

Le professeur Jeffrey Hangst a passé 30 ans à mettre au point une installation permettant de construire méticuleusement des milliers d'atomes d'antimatière à partir de particules subatomiques, puis de les piéger et de les relâcher à nouveau.

"L'antimatière s'avère être la substance la plus fascinante et la plus mystérieuse que l'on puisse imaginer", explique-t-il.

"Pour autant que nous puissions le comprendre, il serait possible de construire un univers comme le nôtre, avec vous et moi, uniquement composé d'antimatière", m'a expliqué le professeur Hangst.

"Il s'agit de l'une des questions ouvertes les plus fondamentales sur la nature et le comportement de cette substance.

Qu'est-ce que l'antimatière ?

Commençons par ce qu'est la matière : tout dans notre monde est fait de matière, depuis les plus petites particules appelées atomes.

L'atome le plus simple est l'hydrogène. C'est l'élément le plus important qui compose le Soleil. Un atome d'hydrogène est constitué d'un proton chargé positivement au centre et d'un électron chargé négativement en orbite autour de lui.

Dans le cas de l'antimatière, les charges électriques sont inversées.

Prenons l'exemple de l'antihydrogène, qui est la version antimatière de l'hydrogène, utilisée dans les expériences du CERN. Son centre est constitué d'un proton chargé négativement (antiproton) autour duquel tourne un électron chargé positivement (positron).

Ces antiprotons sont produits par la collision de particules à l'intérieur des accélérateurs du CERN. Ils sont transportés vers le laboratoire d'antimatière par des tubes à une vitesse élevée, presque égale à celle de la lumière. Cette vitesse est trop élevée pour que les chercheurs puissent la contrôler.

La première étape consiste donc à les ralentir en les faisant passer dans un grand anneau magnétique. Cela permet d'extraire leur énergie, jusqu'à ce que leur mouvement devienne plus contrôlable.

Les antiprotons et les positrons sont envoyés vers un aimant géant, où ils se mélangent pour former des milliers d'atomes d'antihydrogène.

L'aimant crée un champ magnétique qui piège l'antihydrogène. S'il venait à toucher les parois du conteneur, il serait instantanément détruit, car l'antimatière ne peut survivre au contact avec notre monde.

Lorsque le champ magnétique est désactivé, les atomes d'antihydrogène sont libérés. Des capteurs détectent alors s'ils sont tombés vers le haut ou vers le bas.

Certains physiciens théoriques ont prédit que l'antimatière pourrait tomber vers le haut, alors que la plupart d'entre eux, notamment Albert Einstein dans sa théorie générale de la relativité il y a plus de 100 ans, affirment qu'elle devrait se comporter comme la matière et tomber vers le bas.

Les chercheurs du CERN viennent de confirmer, avec le plus haut degré de certitude jamais atteint, qu'Einstein avait raison.

Mais ce n'est pas parce que l'antimatière ne tombe pas vers le haut qu'elle tombe vers le bas exactement au même rythme que la matière.

Dans les prochaines étapes de la recherche, l'équipe améliorera son expérience pour la rendre plus sensible et vérifiera s'il existe une légère différence dans la vitesse de chute de l'antimatière.

Si c'est le cas, cela pourrait répondre à l'une des principales questions : comment l'univers est apparu.

Les résultats de la recherche ont été publiés dans la revue Nature.