ANTIMATIÈRE

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Électron : spectre d'énergie

Électron : spectre d'énergie
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Interprétation de Feynman

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dessin

Emilio Segrè

Emilio Segrè
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photographie

Fermions fondamentaux

Fermions fondamentaux
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tableau


Antimatière en laboratoire

Les particules de l'espace interplanétaire arrivant dans l'atmosphère y subissent des collisions et modifient ainsi l'énergie des particules qu'elles rencontrent. Si leur vitesse est suffisante, elles peuvent créer des paires électron-positon au cours de ces chocs, en libérant leur énergie cinétique. Ce sont les positons créés par ce processus qui ont été observés par Anderson.

C'est seulement en 1955 que Owen Chamberlain, Emilio Segrè et leurs collaborateurs ont pu, grâce au grand accélérateur de Berkeley, en Californie, le Bevatron, mettre en évidence l'antiproton. En effet, pour produire une antiparticule dans un milieu uniquement constitué de matière, il faut pouvoir réaliser la conversion d'une forme d'énergie pour fabriquer une paire particule-antiparticule. L'énergie nécessaire pour créer une paire proton-antiproton doit être, au moins, supérieure à deux fois l'énergie au repos (E) du proton. E est donnée par la formule d'Einstein E = mc2, m étant la masse du proton, c la vitesse de la lumière dans le vide. On a m = 1,6 × 10—27 kilogramme, d'où E = 1,5 × 10—10 joule, soit approximativement 0,94 gigaélectronvolt (le gigaélectronvolt, ou GeV, vaut un milliard d'électronvolts). Pour pouvoir mettre en évidence un antiproton, il fallait donc disposer d'une machine assez puissante pour accélérer des particules à des énergies supérieures au gigaélectronvolt. Dans l'expérience de Berkeley, une mince feuille de cuivre était bombardée par un jet de protons de 6,2 GeV. Des paires proton-antiproton étaient produites. On a mesuré la masse et la charge de l'antiproton. Comme la théorie le prédit, sa masse est la même que celle du proton, et sa charge est opposée.

Emilio Segrè

Emilio Segrè

Photographie

Emilio Segrè (1905-1989), un Italien naturalisé américain, a participé à la réalisation de la bombe atomique, dans le cadre du projet Manhattan. En 1959, il reçoit le prix Nobel de physique, pour la confirmation de l'existence de l'antiproton. 

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L'étude de l'antimatière en laboratoire a beaucoup progressé depuis les expériences d'Anderson et de Segrè mettant en évidence les premières antiparticules. Pour presque toutes les particules élémentaires connues actuellement, on a pu observer l'antiparticule correspondante. Comme au proton est associé l'antiproton, au neutron correspond l' [...]


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Écrit par :

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

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Pour citer l’article

Bernard PIRE, Jean-Marc RICHARD, « ANTIMATIÈRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 octobre 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/antimatiere/