Qu’est-ce que la matière miroir, la particule qui pourrait résoudre l’énigme de la matière noire ?

Pour la première fois dans l’histoire, l’existence de la matière miroir ou « antimatière » a été prédite par Paul Dirac, un mathématicien et physicien britannique, en 1928. Selon une observation, seule une énergie positive serait acquise par les systèmes, dans la physique classique. Or, cette nouvelle théorie de Dirac sur la mécanique quantique qui voit les choses d’un point de vue relatif accepterait une particule à solution d’énergie négative pour compenser l’énergie positive du célèbre électron.

De nombreuses recherches menées par les soins du jeune physicien Dirac ont pu exclure la possibilité que cette particule soit seulement le proton, qui est dite en passant a une charge énormément plus grande. Il a annoncé l’existence d’une nouvelle particule possédant la même masse d’électrons, mais avec une charge plutôt positive que négative. Suite à cette déclaration, une nouvelle particule a été découverte à titre expérimental le 2 août 1930. Similaire à la naissance de la théorie quantique, Carl Anderson a fait une observation incluant une particule à charge positive. Cependant sa piste virait dans la mauvaise direction dans un champ magnétique.

En même temps que la nouvelle théorie sur la relativité d’Albert Einstein qui permet d’expliquer la relation entre l’énergie, le temps, l’espace et la masse à travers son équation E=mc², il a été observé que la lumière pouvait se comporter de façons différentes : parfois comme une onde et d’autres fois comme un flot de plusieurs particules.
C’est ce qui a inspiré le physicien allemand Max Plank, à voir chaque onde comme un seul paquet de particules nommé « quantum ». S’ensuit par l’invention de la théorie quantique par les deux physiciens Erwin Schrödinger et Werner Heisenberg. En combinant ces deux théories, Paul Dirac a réussi à écrire une nouvelle équation qui détaille le comportement des électrons.

Qu’est-ce que la matière miroir ou l’antimatière ?

L’antimatière est l’opposé de la matière normale. En terme plus spécifique, les particules sous-atomiques d’antimatière ont des propriétés opposées à celles de la matière normale. Dans le domaine de la physique des particules, l’ensemble des antiparticules ayant la même masse et le même spin, mais dont les charges ainsi que les nombres baryoniques et nombres leptoniques sont contraires aux particules ordinaires, est appelé antimatière. Elle a été créée avec la matière après le Big Bang, mais l’antimatière est rare dans l’univers d’aujourd’hui et les scientifiques en ignorent la raison.

Tout commence par les atomes qui sont les unités de base de tout élément chimique telles que l’oxygène, l’hélium ou l’hydrogène. Chaque élément possède un certain nombre d’atomes et ce sont ces atomes qui composent la matière. En physique, tout corps possédant une réalité tangible est la matière. La matière occupe de l‘espace et possède une masse. Réciproquement, tout ce qui a une masse est de la matière. La matière ordinaire qui nous entoure est formée de baryons et constitue la matière baryonique.

Les principes de l’antimatière

La grande distinction entre la matière et l’antimatière réside au niveau de la charge électrique. Les charges des particules qui composent l’antimatière sont opposées à celles des particules qui leur correspondent dans la matière. À titre d’exemple, dans la matière, on distingue les protons positifs et les électrons négatifs. Inversement, dans la matière miroir, on retrouve les antiprotons négatifs et les antiélectrons positifs (ou positrons). Dans l’univers local, l’antimatière n’existe que dans les rayons cosmiques, soit produits en laboratoire, ce qui rend sa quantité rend très infime.

Quand la matière entre en contact avec l’antimatière, elles peuvent se dissoudre mutuellement. Elles sont par la suite converties en énergie suivant l’équation d’Albert Einstein. C’est même la seule fois connue où la masse est intégralement transformée en énergie. Si on compare cette interaction à une réaction nucléaire classique, seule une infime partie de l’énergie de masse contenue dans les combustibles nucléaires utilisés est dégagée par cette dernière réaction. Mais encore, l’énergie qu’elle dégage est nettement plus signifiante que lors d’une combustion.

L’antimatière selon le point de vue de la NASA

Pareillement à ce que Dirac a conclu, la NASA confirme que pour l’antimatière, la charge électrique est inversée par rapport à la matière. Même les antiélectrons qui se comportent comme des électrons sont dotés de charge positive. Ces antiparticules ont été générées et étudiées dans d’immenses accélérateurs de particules tels que le Large Hadron Collider qui est exploité par le CERN ou l’Organisation Européenne pour la Recherche Nucléaire.

La NASA a été ferme sur cette affirmation. Malgré le manque d’expérience pouvant soutenir cette déclaration, une théorie déjà mise en place prédit que face à la gravité, l’antimatière se comporte de la même façon que les matières normales. Une collision à très grande vitesse crée les particules d’antimatières. Et suite a l’énergie produite par l’interaction entre les particules de matière et d’antimatière, les ingénieurs de la NASA supposent que les engins spatiaux à propulsion d’antimatière seraient un atout majeur dans une expédition visant à explorer l’univers.

Où trouver de l’antimatière ?

Une grande évolution a été rapidement visible en ce qui concerne la recherche sur la production et le stockage de la matière miroir. Par conséquent, nous sommes actuellement dans la possibilité de créer cette particule grâce à un accélérateur de particules. Cette machine projette des particules l’une contre l’autre, ce qui entraîne la formation d’antiprotons et de positrons. En utilisant une méthode complexe, il est maintenant dans notre aptitude de les isoler des autres particules puis de les capturer dans un champ magnétique sous vide. Mais est-ce une bonne ou mauvaise chose pour nous ?