Francis dans TRÈS Intéressant : Antimatière

Je vous recommande de profiter du numéro 518, juillet 2024, du magazine MUY Interestante. Sa pochette « Antimatter » fait référence à ma pièce « Antimatter ». Un matériau coûteux à fabriquer et difficile à stocker qui a une multitude d’applications en biomédecine et dans l’industrie » qui paraît pages 36-41. Je décris en 9 500 caractères l’histoire de l’antimatière, ses applications pratiques industrielles et biomédicales, ainsi que les expériences sur l’antimatière au CERN ; De plus, un aperçu de l’équation d’amour (celle de Dirac) et un autre sur les avancées de la recherche grâce à l’antimatière (en astrophysique et collisionneurs) sont inclus. Au-delà de mon article, vous trouverez un grand nombre d’articles très intéressants, que vous apprécierez sûrement. Parce que la science vous aide aussi à rafraîchir votre été. Ne manquez pas le numéro 518, juillet 2024du magazine MUY Interestante.

Dans son discours d’acceptation du prix Nobel de physique en 1933, Paul Dirac imaginait des étoiles, des planètes et des êtres vivants constitués d’antimatière. Son équation d’onde relativiste pour l’électron de 1928 a été récompensée comme étant la plus belle de la physique. Cela s’applique aux fermions, les particules de spin 1/2 de la matière, telles que l’électron et les quarks qui forment les protons et les neutrons. De plus, il prédit l’existence d’antiparticules, comme le positron (antiélectron) et les antiquarks qui forment des antiprotons et des antineutrons. Et celle des antiatomes formés de positrons liés à des noyaux d’antiprotons et d’antineutrons.

LE POSITRON EST L’ANTIPARTICULE DE L’ÉLECTRON, AVEC SA MÊME MASSE, MAIS AVEC UNE CHARGE ÉLECTRIQUE POSITIF. Il a été découvert dans les rayons cosmiques par Carl Anderson en 1932 à l’aide d’une chambre à nuages ​​(Prix Nobel de Physique 1936). Tout comme un avion laisse une trace visible dans le ciel lorsque l’air est très froid et que la vapeur d’eau se condense, une particule chargée traversant un gaz surfondu l’ionise (ses atomes gagnent ou perdent des électrons) laissant une trace visible. La clé de l’expérience consistait à utiliser un champ magnétique intense et deux détecteurs Geiger pour observer les particules traversant le détecteur de haut en bas ; certains ont laissé la même trace qu’un électron, mais se sont courbés dans la direction opposée. En 1933, des traces en spirale de paires électron-positron ont été observées résultant de la désintégration d’un photon qui ne laissait aucune trace.

L’antiproton, ayant la masse du proton, mais avec une charge électrique négative, a été découvert en 1955 dans un accélérateur de particules appelé Bevatron. Les protons ont été accélérés jusqu’à une énergie de 6,2 GeV et ont heurté une cible en cuivre, produisant des paires proton-antiproton (prix Nobel de physique 1959 pour Emilio Segré et Owen Chamberlain). En 1956, Frederick Reines et Clyde Cowan découvrent l’antineutrino électronique (observé avant le neutrino) à proximité d’un réacteur nucléaire. Cette année-là, une équipe du Bevatron a observé l’antineutron.

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ANTIMATER A DE NOMBREUSES APPLICATIONS PRATIQUES INDUSTRIELLES ET BIOMÉDICALES. Le plus connu est le scanner TEP (tomographie par émission de positons). Le patient reçoit une injection d’un produit radiopharmaceutique émetteur de positons à très courte durée de vie (carbone-11, azote-13, oxygène-15 ou fluor-18), qui est produit dans un accélérateur de protons qui bombarde une cible non radioactive. Dans le corps du patient, les positons s’annihilent avec les électrons de leurs molécules, émettant deux photons dans la même direction, mais avec des directions opposées. À l’aide d’anneaux de photodétecteurs, les deux photons sont enregistrés, permettant de localiser le point exact du corps où s’est produite l’annihilation.

Cette détection est d’ailleurs facilitée par le fait qu’il se forme 80 % du temps du positronium, un positon lié à un électron dont la demi-vie est d’environ une centaine de nanosecondes, ce qui augmente la probabilité d’annihilation là où se trouve le radiopharmaceutique. Le scanner TEP obtient une série d’images sous forme de feuilles qui sont combinées en une image tridimensionnelle. Ainsi, des processus biologiques tels que la consommation de glucose dans les neurones et les cellules tumorales peuvent être observés. Pour ce faire, le fluor 18 est utilisé pour localiser le fluorodésoxyglucose (18FDG) et quantifier la consommation de glucose.

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IL Y A CINQ EXPÉRIENCES ANTIMATIÈRE EN COURS AU CERN : AEgIS, ALPHA, ASACUSA, BASE et GBAR (ACE, ATHENA et ATRAP ont déjà terminé). Les antiprotons « froids » sont utilisés pour fabriquer de l’antimatière. Sa source est le synchrotron à protons (PS), qui génère des antiprotons « chauds » en impactant des protons à 26 GeV contre une cible en iridium. Depuis 2000, l’anneau décélérateur d’antiprotons (AD) ralentit les antiprotons à l’aide de champs électriques et les refroidit avec un gaz de positons jusqu’à 5,3 MeV. En 2018, l’anneau décélérateur ELENA a été ajouté, ce qui réduit encore son énergie à 0,1 MeV.

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Dans la gravitation d’Einstein, la « charge » est la densité d’énergie et le moment linéaire, plutôt que la masse, comme dans la théorie de Newton. Par conséquent, il ne peut y avoir aucune différence entre la matière et l’antimatière, et il n’est pas non plus logique de supposer que l’antimatière s’antigravite (tombe vers le haut). Mais douter de tout est intrinsèque à la science. AEgIS (2013-) a montré que dans la gravité terrestre, les antihydrogènes accélèrent dans la même direction que les hydrogènes. ALPHA a étudié la chute libre des atomes d’antihydrogène en 2023, montrant qu’ils tombent de la même manière que les atomes d’hydrogène.

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L’ANTIMATIÈRE EST LE MATÉRIAU LE PLUS CHER À FABRIQUER ET LE PLUS DIFFICILE À STOCKER. Dans le film Anges et démons (2009) un conteneur qui stocke de l’antimatière pour fabriquer une bombe comme celle d’Hiroshima (15 kilotonnes de TNT) est volé au CERN. Un tiers de gramme d’antihydrogène suffit, mais la quantité d’Avogadro est si grande qu’avec la technologie actuelle, sa fabrication prendrait des centaines de millions d’années et son stockage pendant plusieurs jours est impossible.

Exploding 1 : L’équation de l’amour

Beaucoup de gens tatouent l’équation de Dirac, (iγ∂−m)ψ=0, en signe d’amour. Il fait référence à l’intrication quantique entre les spins de deux électrons séparés dans l’espace et dans le temps. Malheureusement, beaucoup se tatouent avec une équation incorrecte, (∂+m)ψ=0, qui ne permet pas l’intrication.

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Exploding 2 : Des avancées dans la recherche grâce à l’antimatière

Tous les phénomènes astrophysiques violents de l’univers produisent des particules d’antimatière. Son observation dans les rayons cosmiques qui arrivent sur Terre permet de comprendre ces phénomènes. Des observatoires secondaires de rayons cosmiques sont utilisés, qui observent les cascades de particules qui atteignent le sol après l’impact d’un rayon cosmique contre une molécule d’air ; le plus grand est l’Observatoire Pierre Auger en Argentine. Et les principaux observatoires de rayons cosmiques dans l’espace, comme l’italien PAMELA, sur un satellite russe, et AMS-02, sur la Station spatiale internationale.

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