Les résultats excluent les modèles cosmologiques reposant sur la gravitation répulsive matière-antimatière
Dans le contexte: L’antimatière est une substance composée d’antiparticules ayant une charge électrique opposée à celle des particules correspondantes dans la matière « ordinaire ». Malgré leur nature opposée, l’antimatière et la matière devraient se comporter de la même manière lorsqu’elles interagissent avec d’autres forces fondamentales de la nature, comme la gravité. Cependant, les scientifiques ont eu du mal à le prouver.
Une expérience récemment dévoilée au CERN confirme qu’Einstein avait raison ; L’antimatière réagit aux forces naturelles de la même manière que la matière. C’est une hypothèse logique, mais les scientifiques ont eu du mal à la prouver pendant des décennies – jusqu’à aujourd’hui.
Les chercheurs ont utilisé l’expérience ALPHA (Antihydrogen Laser Physics Apparatus) pour piéger, contenir et laisser s’échapper les atomes d’antihydrogène, en surveillant s’ils tombaient ou montaient. La plupart des antiatomes ont fini par tomber, prouvant ainsi que la gravité affecte l’antimatière de la même manière que la matière.
Les physiciens du laboratoire ALPHA ont fabriqué des atomes d’antihydrogène au CERN, le seul endroit au monde où ces atomes d’antimatière « plus simples » peuvent être produits et contenus de manière fiable. L’expérience impliquait le déclenchement d’un accélérateur pour produire des antiprotons à partir de collisions de protons à grande vitesse. Il a ensuite utilisé un « décélérateur » appelé ELENA pour les ralentir. Les antiprotons ont ensuite été couplés à des positrons, qui sont des antiélectrons chargés positivement, pour créer des atomes d’antihydrogène.
Les atomes d’antimatière ont ensuite été « poussés » vers un puits vertical de 3 mètres de haut entouré de bobines électromagnétiques supraconductrices. Les aimants maintenaient les antiatomes en place, évitant tout contact avec la matière ordinaire, ce qui aurait entraîné une libération d’énergie et l’annihilation matière-antimatière. Enfin, les chercheurs ont progressivement affaibli l’intensité du champ magnétique en haut et en bas du puits, détectant les antiatomes avec deux capteurs alors qu’ils s’échappaient des deux « trous » de leur piège magnétique.
L’expérience a prouvé que la plupart des antiatomes (environ 80 %) s’échappaient par le fond du piège, une asymétrie qui, selon les chercheurs, était due à la « force de gravité vers le bas ». La théorie de la relativité générale d’Einstein prédit que la matière et l’antimatière ont le même comportement dans les interactions gravitationnelles. Cependant, cette hypothèse est difficile à tester car l’influence de la gravité est beaucoup plus faible que celle d’autres forces naturelles, telles que l’électromagnétisme.
La collaboration ALPHA corrobore enfin les précédentes mesures indirectes des interactions de l’antimatière avec la gravité. De plus, l’expérience exclut une explication possible du déséquilibre entre matière et antimatière. Les lois de la physique prédisent que les deux types de matière devraient exister en même quantité, mais les observations directes ne soutiennent pas cette théorie.
Une théorie dit que la gravité aurait pu repousser l’antimatière pendant le Big Bang, l’antimatière « montant » tandis que la matière ordinaire « descendait ». L’expérience ALPHA écarte cette explication. En plus de confirmer une fois de plus la validité de la relativité générale et du modèle standard de la physique des particules, l’essai du CERN pourrait aider les scientifiques à mieux comprendre la nature gravitationnelle de l’antimatière.
