ANTIMATIÈRE

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Électron : spectre d'énergie

Électron : spectre d'énergie
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Interprétation de Feynman

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Emilio Segrè

Emilio Segrè
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Fermions fondamentaux

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tableau


L'antimatière exerce une certaine fascination : le grand public, les lecteurs de revues scientifiques et même les spécialistes ont un peu le vertige à l'énoncé de ses propriétés. En effet, si 1 gramme d'antimatière était mis en contact avec 1 gramme de matière ordinaire, il se produirait une annihilation brutale libérant autant d'énergie que la fission de quelques kilogrammes de plutonium ou la combustion de quelques milliers de tonnes de charbon. Néanmoins, seul le contact entre matière et antimatière est explosif. L'antimatière, par elle-même, est stable. Elle a d'ailleurs des propriétés tout à fait semblables à celles de la matière. L'antihydrogène, par exemple, est formé d'un antiélectron chargé positivement, appelé « positon », tournant autour d'un antiproton. Il en va de même pour les autres antiatomes et même pour les antimolécules les plus complexes, qui obéissent certainement aux mêmes lois chimiques que celles qui régissent la matière. À ce stade de l'exposé, l'imagination prend facilement le relais. Dans un scénario de science-fiction où un antimonde existerait quelque part dans l'Univers, les communications électromagnétiques seraient envisageables entre cet antimonde et le monde « ordinaire », mais tout contact physique, tout échange matériel serait impossible, car il entraînerait une immense explosion.

L'existence d'antiparticules a d'abord été prédite par des travaux théoriques. Puis des antiparticules ont été produites dans les grands accélérateurs et, de nos jours, des faisceaux de positons ou d'antiprotons sont couramment utilisés pour des expériences de physique fondamentale. Des antiparticules sont parfois détectées dans les rayons cosmiques, mais on n'a pas la preuve que des quantités importantes d'antimatière (étoiles, galaxies, etc.) existent dans l'Univers. Nous allons revenir sur ces trois aspects de l'antimatière : existence d'une antiparticule associée à chaque particule ; production et utilisation d'infimes quantités d'antimatière en laboratoire ; enfin, rôle de l'antimatière en cosmologie et en astrophysique.

Théorie des antiparticules

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Écrit par :

  • : professeur à l'université de Grenoble-I-Joseph-Fourier, responsable du groupe de physique théorique de Grenoble
  • : directeur de recherche au CNRS, centre de physique théorique de l'École polytechnique, Palaiseau

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DÉCOUVERTE DE L'ANTIMATIÈRE

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Le théoricien britannique Paul Dirac (1902-1984) prédit, en 1931, que, par nécessité de cohérence mathématique, une théorie quantique et relativiste doit associer à toute particule, comme l'électron, un alter ego de charge opposée. Le 2 août 1932, Carl David Anderson photographie, grâce à une grande chambre à brouillard, la trace d'un […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/decouverte-de-l-antimatiere/#i_12831

ANDERSON CARL DAVID (1905-1991)

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et relativiste devait associer à toute particule telle que l'électron un alter ego de charge opposée. La vérification expérimentale de l'existence de l'antimatière apparaissait donc comme l'impressionnante confirmation de l'édifice quantique et relativiste bâti dans les premières décennies du xxe siècle. C'est pour cette découverte qu' […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/carl-david-anderson/#i_12831

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Carl David Anderson, Prix Nobel de physique 1936, des antiélectrons, ou positons, dans les rayons cosmiques, la théorie de l'antimatière due au physicien britannique Paul Dirac (Prix Nobel de physique en 1933) était bien établie. Créer des antiparticules nécessite des projectiles d'énergie suffisante pour être transformée en masse ( […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/antiproton-decouverte-de-l/#i_12831

BLACKETT PATRICK MAYNARD STUART (1897-1974)

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Patrick Maynard Stuart Blackett, né le 18 novembre 1897 à Londres, fut d'abord officier de la Marine britannique, prenant part aux batailles des Falklands et du Jutland pendant la Première Guerre mondiale. Démissionnant de la marine à la fin de la guerre, il suivit les cours d'Ernest Rutherford à Cambridge. En 1924, il […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/patrick-maynard-stuart-blackett/#i_12831

DIRAC PAUL (1902-1984)

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PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

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Pour citer l’article

Jean-Marc RICHARD, Bernard PIRE, « ANTIMATIÈRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 14 août 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/antimatiere/