La chute de l’antimatière : une équivalence avec la matière confirmée au CERN

L’homme a soif de connaissance et tente de comprendre les mystères de l’univers. Les scientifiques ont franchi une étape supplémentaire en confirmant que l’antimatière tombe de la même manière que la matière. Cette découverte, réalisée au CERN, ouvre de nouvelles perspectives pour l’étude de la gravité et de l’antimatière.

Les scientifiques ont longtemps supposé que l’antimatière, tout comme la matière, tombe vers le bas. Aucune expérience directe n’avait encore jusqu’à présent été menée pour confirmer cette hypothèse. L’expérience récente menée au CERN a permis d’établir que les atomes d’antihydrogène tombent avec la même accélération que les atomes d’hydrogène. En d’autres termes, l’antimatière, tout comme la matière, tombe vers le bas.

La gravité et l’antimatière : une nouvelle ère d’étude

Cette expérience a permis de répondre à une question fondamentale : l’antimatière tombe-t-elle vers le haut ou vers le bas ?

Les chercheurs ont découvert qu’elle tombe vers le bas. Cette découverte souligne l’importance de combiner les idées et les méthodes de la physique des plasmas, de la physique des particules et de la physique atomique. Elle marque le début d’une nouvelle ère dans l’étude de l’effet de la gravité sur l’antimatière neutre.

En utilisant le même équipement, les chercheurs prévoient d’affiner leurs mesures à une précision de 1%. Une expérience de suivi, appelée «fontaine atomique», pourrait permettre d’atteindre une précision encore plus grande.

La théorie de la relativité générale d’Einstein et l’antimatière

La théorie de la relativité générale d’Einstein, créée en 1915, constitue la meilleure explication scientifique de la gravité. Elle a prédit de nouvelles physiques, comme la courbure de la lumière dans un champ gravitationnel, qui a été vérifiée lors des observations de l’éclipse solaire de 1919, ainsi que les ondes gravitationnelles, qui n’ont été détectées que récemment.

Toutefois, de nombreuses inconnues subsistent quant à la composition de l’univers, notamment des questions telles que la prépondérance de la matière sur l’antimatière, la nature de l’énergie noire et de la matière noire, et le couplage de la gravité avec la mécanique quantique.

La gravité et l’antimatière : une attraction confirmée

La plupart des scientifiques pensent que l’antimatière devrait être attirée par la Terre comme la matière ordinaire, mais certains ont proposé qu’elle pourrait être repoussée à la place. Cette proposition contredit la relativité générale, qui prédit que tout devrait réagir à la gravité de la même manière, quel que soit le matériau dont il est fait.

Dans cette étude, les scientifiques ont utilisé le dispositif ALPHA-g pour synthétiser, piéger et libérer des atomes d’antihydrogène à partir d’un concept de balance magnétique similaire à une balance à plateaux classique. Ils ont découvert que les atomes d’antihydrogène sont attirés par la Terre.

Cela signifie que l’idée de l’antigravité n’est pas correcte, du moins pour l’antihydrogène. Ce travail est une preuve de concept pour des mesures de précision supérieure de l’antihydrogène dans le champ gravitationnel de la Terre.

Le poids des atomes d’antihydrogène (un positron ou un antiélectron chargé positivement en orbite autour d’un antiproton chargé négativement) équilibre le poids des atomes d’hydrogène (un électron chargé négativement en orbite autour d’un proton chargé positivement). Credit: Image courtesy of Chukman So, U.C. Berkele

Article : « Observation of the effect of gravity on the motion of antimatter » – DOI: 10.1038/s41586-023-06527-1