Einstein avait raison : une étude révèle comment l’antimatière réagit à la gravité

Si vous lâchez un morceau d’antimatière dans le vide, il se comportera globalement comme son homologue ordinaire, selon la première observation jamais réalisée du comportement d’antiatomes en chute libre.

Un protocole expérimental complexe

L’antimatière ressemble beaucoup à la matière qui compose tout ce qui nous entoure, à une différence importante près : ses particules présentent une charge électrique opposée. Conformément à la relativité d’Einstein, cette caractéristique ne devrait pas modifier la façon dont la gravité affecte ce type de particule. Mais le fait que l’antimatière s’annihile chaque fois qu’elle rencontre son opposée implique qu’il est difficile d’en produire et d’en stocker une quantité suffisante pour le confirmer.

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Dans le cadre de travaux publiés dans la revue Nature, Jeffrey Hangst, de l’université d’Aarhus, et ses collègues ont mesuré l’effet de la gravité sur l’antihydrogène, composé d’un antiélectron, ou positron, et d’un antiproton.

Pour ce faire, les chercheurs danois ont utilisé une série de chambres empilées verticalement, approvisionnées en positrons provenant d’une source radioactive et en antiprotons issus d’un accélérateur de particules du CERN, ralentis et maintenus à des températures légèrement supérieures au zéro absolu. Les deux types de particules d’antimatière ont ensuite été combinés dans une seule chambre, produisant toutes les 4 minutes environ 20 atomes d’antihydrogène neutres, retenus grâce à de puissants champs magnétiques.

L’équipe a lentement relâché les champs magnétiques des parties supérieure et inférieure de la chambre pendant 20 secondes et compté les atomes qui en sortaient. Certains d’entre eux étant susceptibles d’être suffisamment énergétiques pour sortir par le haut du piège, Hangst et son équipe ont cherché des déséquilibres statistiques, c’est-à-dire un plus grand nombre de particules tombant en direction de la Terre.

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De l’antimatière tombant bien vers le bas

Alors que l’accélération de la pesanteur à la surface de la Terre est d’environ 9,81 mètres par seconde au carré (correspondant à 1 g) pour la matière ordinaire, elle était comprise entre 0,46 et 1,04 pour l’antimatière, confirmant de façon définitive que cette dernière « tombait vers le bas ».

Bien que de tels résultats excluent l’existence d’une matière répulsive et la possibilité de créer des machines antigravitationnelles, un certain degré d’incertitude dans la mesure suggère de légères différences avec la matière ordinaire ainsi qu’une potentielle nouvelle physique en jeu.

Selon les chercheurs, d’autres expériences actuellement menées au CERN devraient permettre d’y voir plus clair.

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