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

Fermions fondamentaux
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tableau


Utilisations de l'antimatière

Les écrivains de science-fiction se sont emparés du thème de l'antimatière en lui donnant souvent le rôle d'une fabuleuse source d'énergie ; de fait, l'annihilation d'une centaine de grammes d'antimatière pourrait libérer l'équivalent de l'énergie produite par une centrale nucléaire pendant une année. L'intérêt du procédé est fort réduit tant qu'on ne dispose pas d'un gisement d'antimatière puisqu'il faudrait dépenser au moins deux fois plus d'énergie pour fabriquer cette antimatière, le processus créant autant de matière que d'antimatière ; le bilan énergétique serait donc globalement négatif. Reste l'avantage de pouvoir stocker une énergie considérable dans un volume très restreint. Les applications de l'antimatière ne sont cependant pas toutes du domaine de l'irréel, et même si les difficultés inhérentes à la manipulation des antiparticules les confinent encore dans les laboratoires, elles fournissent aux sciences physiques et à la médecine un outil nouveau et performant.

Physique du solide

L'antimatière s'est révélée comme un précieux auxiliaire pour l'étude des solides. Bien que la durée de vie d'un positon dans un solide soit typiquement inférieure à une nanoseconde, un faisceau de positons de quelques dizaines à quelques centaines de keV d'énergie peut explorer une région étendue d'un échantillon et fournir des informations très utiles sur sa structure électronique. La technique utilisée est fondée sur l'analyse des corrélations angulaires des photons émis lors de l'annihilation d'un positon du faisceau sur un électron de l'échantillon. L'analyse des surfaces, la caractérisation des défauts dans les métaux et les semi-conducteurs et la compréhension des matériaux supraconducteurs bénéficient de cette technique qui, après avoir été élaborée dans les laboratoires de recherche fondamentale, commence à être utilisée par les industries de haute technologie. On utilise aussi des antimuons ainsi que des atomes électriquement neutres de positronium – états liés d'un positon et d'un électron – produits à partir d'un faisceau de positons.

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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

ANTIPROTON (DÉCOUVERTE DE L')

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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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Dans le chapitre « L'équation relativiste de l'électron »  : […] qui devrait être observée. Tout d'abord (1930), Dirac interprète ces particules positives comme des protons, mais plus tard (1931), à la suite d'une critique d'Oppenheimer, il les décrit comme des antiélectrons de même masse que l'électron, mais de charge opposée. Ces particules, aujourd'hui appelées positrons, furent observées par Anderson en 1932 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/paul-dirac/#i_12831

PARTICULES ÉLÉMENTAIRES - Fermions

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Dans le chapitre « L'équation de Dirac et le positron »  : […] de l'Univers repose sur la création simultanée de matière et d'antimatière à partir de l'énergie initiale, suivie plus tard de l'annihilation de la presque totalité des particules, sauf pour une fraction résiduelle due à une asymétrie des interactions. C'est cette fraction qui constitue la matière de notre Univers […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/particules-elementaires-fermions/#i_12831

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Pour citer l’article

Jean-Marc RICHARD, Bernard PIRE, « ANTIMATIÈRE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 16 novembre 2018. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/antimatiere/