Les recherches montrent que le génie Albert Einstein avait raison au sujet de l'antimatière.

Cependant, les scientifiques font des progrès significatifs dans la compréhension de l'antimatière. Des chercheurs ont annoncé mercredi 27 septembre avoir démontré pour la première fois que l'antimatière réagit à la gravité de la même manière que la matière : en tombant. Le succès de cette expérience conforte une fois de plus la théorie de la relativité générale du brillant physicien Albert Einstein.

Les recherches montrent qu'Albert Einstein avait raison dans le domaine de la matière (Figure 1). — Simulation de la chute d'atomes d'antihydrogène à l'intérieur du dispositif ALPHA-g au Centre européen de recherche nucléaire (CERN) à Genève, en Suisse. Photo : Fondation nationale américaine pour la science (NSF).

Comme nous le savons, tout ce que nous voyons, des planètes et des étoiles aux caniches et aux sucettes, est composé de matière ordinaire. L'antimatière, quant à elle, est la jumelle mystérieuse de la matière ordinaire : elle possède la même masse mais des charges électriques opposées.

Presque toutes les particules subatomiques, comme les électrons et les protons, ont des antiparticules. Les électrons portent une charge négative, tandis que les antiélectrons, aussi appelés positrons, portent une charge positive. De même, les protons sont chargés positivement, tandis que les antiprotons sont chargés négativement.

Selon cette théorie, le Big Bang à l'origine de l'univers aurait dû créer des quantités égales de matière et d'antimatière. Or, il semble y avoir très peu d'antimatière, et pratiquement aucune sur Terre. De plus, la matière et l'antimatière sont incompatibles : si elles entraient en contact, elles exploseraient.

L'expérience a été menée au Centre européen de recherche nucléaire (CERN) en Suisse par des chercheurs du groupe de recherche collaborative ALPHA (Antihydrogen Laser Physics). Elle a impliqué l'antimatière équivalente à l'hydrogène, l'élément le plus léger.

« Sur Terre, la majeure partie de l'antimatière naturelle est créée par les rayons cosmiques — des particules porteuses d'énergie provenant de l'espace — qui entrent en collision avec les atomes de l'atmosphère et forment des paires antimatière-matière », a déclaré le physicien Jonathan Wurtele de l'Université de Californie, co-auteur de l'étude publiée dans la revue Nature.

Cette antimatière nouvellement créée n'existe que jusqu'à son contact avec un atome normal dans la basse atmosphère. Cependant, il est possible de synthétiser de l'antimatière dans des conditions contrôlées, comme lors de l'expérience ALPHA.

L'antihydrogène était contenu dans une chambre à vide cylindrique et maintenu en place par un champ magnétique. Les chercheurs ont réduit le champ magnétique pour libérer l'antimatière et observer si elle retombait sous l'effet de la gravité. Son comportement était similaire à celui de l'hydrogène dans les mêmes conditions.

« Ce résultat avait été prédit par la théorie et des expériences indirectes… Mais aucun groupe n’avait jamais réalisé d’expérience directe consistant à laisser tomber de l’antimatière pour observer dans quelle direction elle tomberait », a déclaré le physicien Joel Fajans, co-auteur de l’étude à l’UC Berkeley.

Lorsqu'Einstein a élaboré la théorie de la relativité générale — une explication complète de la gravité —, il considérait toute matière comme équivalente, ce qui impliquait que l'antimatière se comporterait comme la matière. L'antimatière n'a été officiellement découverte qu'en 1932.

Le physicien William Bertsche, de l'Université de Manchester en Angleterre, co-auteur de l'étude et qui a mené les expériences au CERN, a déclaré : « Je pense que c'est la preuve de la puissance de la relativité générale et de ses principes équivalents. »

En démontrant que l'antimatière et la matière sont toutes deux attirées par la gravité, l'expérience a écarté une explication possible de la rareté antérieure de l'antimatière : qu'elle ait été repoussée de l'autre côté du Big Bang.

Finalement, le physicien Fajans a conclu : « Quelle que soit la qualité de la théorie, la physique reste une science expérimentale. »

Hoang Hai (selon le CERN, l'UNSF et Reuters)

Source