Antimatière : un des plus grands mystères de la science

Lors du Big Bang, on pense que la matière et l’antimatière ont été produites en quantité égale. Pourtant, notre monde est fait de matière et l’antimatière semble avoir totalement disparue. Pourquoi ? Pour le savoir, les scientifiques utilisent toute une gamme de méthodes afin de déterminer si une infime différence pourrait pointer vers une explication.

Une de ces méthodes consiste à comparer l’atome d’hydrogène (constitué d’un proton et d’un électron) avec l’atome d’antihydrogène (constitué d’un antiproton et d’un positron) pour voir s’ils se comportent de la même manière. La matière et l’antimatière sont identiques, à l’exception de leur charge.

Le CERN est le seul laboratoire au monde disposant d’une installation dédiée aux antiprotons à basse énergie où l’on peut mener ce genre de recherches.

En 1995, les 9 premiers atomes d’antihydrogènes ont été produits au CERN. En 2002, les expériences ATHENA et ATRAP ont montré qu’il était possible de produire de l’antihydrogène en grande quantité, ouvrant la possibilité de mener des études détaillées.

L’expérience ALPHA, menée au Décélérateur d’antiprotons du CERN, a franchi une étape importante en développant des techniques permettant de comprendre quelle est la différence entre la matière et l’antimatière.

Hier, 17 novembre 2010, le CERN a annoncé avoir réussi à produire et capturer des atomes d’antihydrogène. Les résultats ont été publiés aujourd’hui dans le journal Nature

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LHC : Premiers résultats concernant les collisions d’ions de plomb

Les scientifiques de l’expérience ALICE du LHC viennent de révéler publiquement les premiers résultats des collisions d’ions de plomb dans 2 articles postés sur le site arXiv.org (http://arxiv.org/abs/1011.3914 et http://arxiv.org/abs/1011.3916)

Le nombre de particules chargées produites à partir de plusieurs milliers de collisions frontales a été mesuré. Environ 18000 particules sont produites à partir des collisions d’ions de plomb, ce qui est environ 2,2 fois plus que le nombre de particules produites lors des collisions d’ions d’or du RHIC (Brookhaven National Laboratory).

L’énergie des collisions d’ions de plomb du LHC était 13 fois supérieure à celle du RHIC. La prédiction d’une augmentation du nombre de particules produites semblerait évidente. Pourtant, c’est le contraire. La majorité des théories prédisait un nombre plus faible que celui mesuré par ALICE en raison d’une étrange propriété du monde des quarks et des gluons.

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LHC : comment obtient-on des ions de plomb ?

Au départ il y a un morceau de plomb pur de 500 mg et d’un peu moins de 2 cm. Il est chauffé à environ 500°C pour vaporiser un petit nombre d’atomes.

Un courant électrique est utilisé pour retirer quelques électrons de chaque atome. Ces atomes sont lentement accélérés autour de l’anneau de 27 Km du LHC jusqu’à ce qu’ils perdent tous leurs électrons et deviennent ainsi des ions.

Lorsqu’ils atteignent 1,38 TeV, on dirige les faisceaux de manière à ce qu’ils entrent en collision au centre des 3 détecteurs.

Source : Telegraph.co.uk

LHC : Premières collisions d’ions de plomb

Les premières collisions d’ions de plomb se sont produites le 7 novembre à 0h30. Les conditions stables de fonctionnement qui marquent véritablement le début de cette nouvelle phase ont été obtenues le 8 novembre à 11h20.

Les ions de plomb sont accélérés à une vitesse très proche de la vitesse de la lumière pour atteindre une énergie de 287 TeV par faisceau. Cette énergie est beaucoup plus élevée que celle obtenue avec des protons parce que les ions de plomb contiennent 82 protons.

Une température de 10 billions de °C a été atteinte : c’est 500 000 fois plus chaud que le centre du Soleil (qui est d’environ 20 millions de °C)

Le but est de recréer les conditions qui ont existé un millionième de seconde après le Big Bang.

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Le LHC entre dans une nouvelle phase pour créer des mini Big Bang

Le 4 novembre, les chercheurs du CERN ont arrêté d’accélérer des protons pour commencer à accélérer des ions de plomb. Les ions sont des atomes électriquement chargés.

L’énergie dégagée par la collision de ces ions de plomb va créer de véritables Big Bang miniatures qui permettront l’observation de ce qu’on appelle un plasma quarks-gluons.

Le collisionneur RHIC du National Labs de Brookhaven avait tenté ce genre d’expérience en accélérant des ions d’or. On avait atteint la température de 4 billions de degrés Kelvin (250 000 fois plus chaud que le centre du Soleil). Les mini Big Bang du LHC devraient être encore plus chauds.

Un telle température fait fondre le noyau des atomes, ce qui libère les particules qui le composent.

Via POPSCI / Crédit photo : CERN