Antimatière et gravitation : une affaire lourde de conséquences

Le concept d’antimatière – un monde miroir, identique, mais opposé, au nôtre – a toujours exercé une certaine fascination sur les auteurs de science-fiction, depuis le vaisseau spatial Enterprise de la série Star Trek (propulsé à l’antimatière) jusqu’au roman Anges et Démons de Dan Brown, où le Vatican risque d’être pulvérisé par une réaction d’annihilation matière-antimatière. Pourtant, nos connaissances sur l’antimatière ne sont pas nouvelles.

Déjà en 1928, le physicien britannique Paul Dirac prédisait l’existence d’une particule identique à l’électron, mais dotée de charge positive. Cet anti-électron, nommé par la suite positron, fut découvert expérimentalement en 1932 par l’américain Carl Anderson en étudiant les traces de rayons cosmiques. Depuis, on est capable de produire en laboratoire des anti-protons, des anti-neutrons, voire même, depuis 1995, des atomes d’anti-hydrogène. En juin 2011, l’expérience ALPHA du CERN a annoncé qu’elle avait réussi à piéger des atomes d’anti-hydrogène pendant plus de 16 minutes – une durée de vie suffisamment longue pour que l’on commence à étudier en détail les propriétés de ces anti-atomes.

Une question, en particulier, taraude les physiciens : est-ce que l'antimatière tombe à la même vitesse que la matière ordinaire, ou se comporte-t-elle différemment ? Voire même, tomberait-elle vers le haut plutôt que vers le bas, comme la matière ordinaire ? En dépit de nos connaissances de longue date sur l’antimatière, cela n'a jamais été mesuré directement par des expériences. Toutefois, de nouvelles expériences du CERN – notamment ALPHA-g, GBAR et AEGIS – vont à présent commencer leur exploration en vue de répondre à cette question. Même une petite différence entre l’accélération de gravité de la matière et de l’antimatière constituerait un
résultat lourd de conséquences pour la physique fondamentale. De surcroit, si l’on observait une gravité répulsive pour l’antimatière (correspondant à une masse négative pour cette dernière), cela aurait des répercussions importantes sur plusieurs notions de la cosmologie moderne, telles que la matière et l’énergie noires.

Mercredi 27 mars 2019
18h00
Amphithéatre Fresnel
Institut de Physique, 3 rue de l’Université, Strasbourg

Contact :  Fabrice Thalmann fabrice.thalmann[a]unistra.fr