ANTIMATIERE

La Terre entourée d’antimatière
08-08-11 à 17:55 1 réaction

Une ceinture d’antiprotons entoure la Terre, à très long terme ils pourraient servir de moyen de propulsion aux futurs engins spatiaux.

Représentation de la ceinture de van Allen. PD-USGOV-NASA
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Une source d’antimatière toute proche

Ce n’est pas une surprise, la présence d’antiprotons aux alentours de la Terre avait déjà était théorisée sans toutefois qu’une preuve de leur existence soit trouvée. C’est désormais chose faite grâce au satellite Pamela (Payload for AntiMatter Exploration and Light-nuclei Astrophysics), de l’Agence spatiale italienne, dédié à l’étude de la matière noire.

Pamela a en fait détecté des antiprotons dans une zone de la ceinture de van Allen, l’anomalie magnétique de l'Atlantique sud (AMAS), la partie interne de la ceinture plus proche de la surface de la Terre. La partie interne de la ceinture de van Allen, située entre 700 km et 10 000 km d'altitude, est constituée principalement de protons à haute provenant du vent solaire et du rayonnement cosmique, piégés par le champ magnétique terrestre.

Les antiprotons détectés sont eux aussi produits lorsque les rayons cosmiques entrent en collision avec l’atmosphère terrestre. La plupart sont immédiatement annihilés, matière et antimatière cohabitant très mal (voir ci-dessous), mais une forte concentration subsiste tout de même au cœur de l’AMAS  comme cela est décrit dans un article publié dans The astrophysical Journal Letters.

L'antimatière a disparu

L’antimatière demeure un des grands mystères de la science. Lors du Big-Bang, matière et antimatière ont théoriquement été produites en quantité égale, or l’univers se compose presque uniquement de matière et l’antimatière semble avoir disparu.

Pour découvrir ce qu’il est advenu de cette dernière, les scientifiques sont à la recherche d’une infime différence entre les propriétés de la matière et celles de l’antimatière qui pourrait apporter un début d’explication. Mais ce n’est pas si simple. La matière et l’antimatière s’annihilant au contact l’une de l’autre, les antiatomes ont une espérance de vie très brève.

Celle-ci peut toutefois être allongée à l’aide de champs magnétiques intenses et complexes qui permettent de capturer les antiatomes pour empêcher qu’ils entrent en contact avec la matière. Ce printemps les physiciens du Cern ont ainsi  réussi à maintenir durant 1000 secondes des atomes d’antihydrogène dans le cadre de l’expérience ALPHA.

Une exploitation possible des antiprotons ?

Dans un autre article, Alessandro Bruno de l'Université de Bari, émet même l’hypothèse que ces antiprotons puisent même un jour être utilisés comme moyen de propulsion pour les futurs engins spatiaux. La collision entre une particule et une antiparticule libère en effet une énorme quantité d’énergie, bien plus que les ergols utilisés actuellement ou même qu’une propulsion nucléaire.

Ce concept avait déjà été étudié par la Nasa dans des études prospectives, mais le jour ou des vaisseaux iront se ravitailler dans la ceinture de van Allen avant de gagner l’espace est encore loin

ANTIMATIERE

Des antiatomes confinés durant 1000 secondes
08-05-11 à 22:48 7 réactions

Les physiciens du CERN ont réussi à produire et à conserver pendant plus de dix-sept minutes des atomes d’antihydrogène.

Les physiciens de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, le CERN, annoncent qu’ils ont réussi à produire, à capturer et à conserver durant 1000 secondes des atomes d’antihydrogène dans le cadre de l’expérience ALPHA.

Des antiatomes difficiles à piéger

Ces antiatomes, les plus simples, sont composés d’un proton négatif (antiproton) et d'un électron positif (positron) à l’inverse des atomes d’hydrogène classiques composés d’un proton positif et d’un électron négatif.

L’équipe du CERN qui travaille sur l’expérience ALPHA avait déjà réussi à produire des atomes d’antihydrogène. Mais la matière et l’antimatière s’annihilant au contact l’une de l’autre, les antiatomes produits avaient une espérance de vie très brève, de l’ordre de quelques millisecondes.

Dans un article publié dans arXiv, la même équipe décrit cette fois un processus permettant de conserver ces antiatomes plusieurs minutes.

Il repose sur le refroidissement des antiprotons utilisés pour fabriquer l’antihydrogène, ce qui aboutit à la formation d’antiatomes moins énergétiques qui peuvent être confinés dans un piège magnétique pour une plus longue durée.

L'antimatière a disparu

Cette avancé ouvre la voie à de nouvelles expériences qui pourraient démontrer des propriétés de l'antimatière. L’antimatière demeure en effet un des grands mystères de la science. Lors du Big-Bang, matière et antimatière ont théoriquement été produites en quantité égale, or l’univers se compose uniquement de matière et l’antimatière semble avoir disparu.

Pour découvrir ce qu’il est advenu de l’antimatière, les scientifiques essaient de déterminer si une infime différence entre les propriétés de la matière et celles de l’antimatière pourrait expliquer cette disparition. Ils ont pour cela besoin d’antiatomes stables qui puissent être étudiés avec attention.

L'univers et l'antimatière

Une équipe internationale, à laquelle des chercheurs de l'Université de Toronto et de l'université York ont participé, a annoncé des résultats de recherche qui pourraient résoudre une énigme qui existe depuis longtemps dans le domaine de la physique des particules: pourquoi l'univers est-il constitué de matière et non d'antimatière ? Ces résultats pourraient également remettre en cause le Modèle Standard de la physique des particules.

Ce travail de recherche est basé sur l'expérience dite T2K (Tokai to Kamioka) située à Tokai au Japon. Il s'agit d'une expérience dont le but est d'obtenir une compréhension plus complète des paramètres d'oscillation des neutrinos. Au cours de l'expérience, l'accélérateur J-PARC basé à Tokai produit le faisceau dirigé vers le détecteur Super-Kamiokande situé à 295 km de la source. Cet appareil est un détecteur optique de radiations de transitions qui permet de déterminer la direction et la largeur du faisceau de neutrinos qui le traverse. C'est le seul détecteur de ce type à pouvoir supporter l'intensité du faisceau de protons produit lors de l'expérience T2K. Le but principal de T2K est de mesurer l'oscillation des neutrinos muoniques en neutrinos électroniques.

Deux modes de l'oscillation de neutrinos entre les trois types de neutrinos connus avaient été établis par l'expérience Super-Kamiokande au Japon et l'expérience "Sudbury Neutrino Observatory" au Canada. Aujourd'hui, tout semble indiquer l'existence d'un troisième mode d'oscillation qui serait couplé intimement avec une asymétrie entre matière et antimatière ; cela s'appelle la violation de symétrie CP.

Les résultats ont été présentés le 16 juin à une réunion de l'Association canadienne des physiciens (ACP), à St. John's, Terre-Neuve, Canada. Un article sur le sujet a également été soumis au journal scientifique Physical Review of Letters