Cienciaes.com : Asymétrie entre matière et antimatière dans l’Univers. Nous avons parlé avec Javier Soler.

Nous vivons dans un Univers débordant de matière, une matière rassemblée en d’énormes galaxies, étoiles ou planètes, qui est superbement ordonnée pour nous donner la vie et nous permet de prendre conscience de l’immensité qui nous entoure. Lorsque l’on descend l’échelle pour observer les composantes intimes de tout objet matériel, on découvre une structure qui devient de plus en plus complexe. Les connaissances actuelles sur les plus petits constituants du Cosmos sont devenues si complexes qu’un seul modèle théorique, le modèle standard, semble décrire la variété complexe de particules et d’interactions qui existent, et pas toutes.

Il fut un temps où l’on pensait que la matière était constituée de minuscules particules indivisibles que nous appelons atomes. Nous savons maintenant que ce n’est pas le cas, que les atomes sont des systèmes composés de particules plus petites, d’électrons, de protons et de neutrons. Parmi eux, seuls les électrons continuent d’être considérés comme des particules élémentaires appartenant à une famille plus large, les leptons. Les protons et les neutrons, quant à eux, sont des structures constituées de particules plus petites que nous appelons quarks. Les leptons et les quarks sont des noms génériques qui rassemblent un immense conglomérat de particules élémentaires qui révèlent à quel point le monde des particules subatomiques, neutrinos, muons, pions, bosons, etc. est complexe.

Comme si cela ne suffisait pas, on a découvert que, par rapport à ce monde dominé par la matière, il en existe un autre, un monde dans lequel les particules se regardent dans le miroir et leur image a le signe de leurs charges électriques, et d’autres propriétés, modifiées. . Ces particules s’opposent avec rage à la matière qui nous forme, jusqu’à s’annihiler si elles se rencontrent. C’est le monde dominé par « l’antimatière ».

Chaque particule de matière a sa contrepartie d’antimatière. Ainsi, par exemple, l’antimatière de l’électron, qui a une charge électrique négative, est le positon, qui a une charge positive ; l’antiproton s’oppose au proton et ainsi, une à une, chaque particule a son homologue dans le miroir du monde de l’antimatière.

Au début, on pensait que les deux mondes, antagonistes, étaient également probables, de telle sorte que pour chaque particule de matière, il devait exister sa contrepartie en antimatière quelque part dans l’Univers. Mais ce n’est pas comme ça. Selon les calculs actuels, pour chaque milliard de particules de matière dans l’Univers, il n’y en a qu’une d’antimatière. Quelle est la raison de ce manque de symétrie ? Notre invité aujourd’hui dans Talking with Scientists, Javier Paul Solerprofesseur de physique des particules à l’Université de Glasgow, en Écosse, tente de trouver une réponse à cette question avec ses recherches.

Javier Soler affirme lors de l’interview que le Modèle Standard n’est pas capable d’expliquer l’énigme de l’asymétrie entre matière et antimatière. Pour résoudre le problème, des expériences ont été conçues, telles que LHCb, qui a lieu au Grand collisionneur de hadrons (LHC), un énorme accélérateur de particules dans lequel deux faisceaux de protons de très haute énergie entrent en collision pour mesurer les produits de désintégration de particules contenant des quarks et rechercher dans le résultat les propriétés qui peuvent générer des différences entre matière et antimatière. . Jusqu’à présent, toutes les mesures effectuées dans cette expérience sont en accord avec le modèle standard et n’apportent donc pas encore de solution au problème.

Le manque de résultats qui nous rapprochent de la solution du problème nous oblige à chercher d’autres voies, l’une d’elles est une théorie appelée « leptogenèse ». Les neutrinos, un type de particules (leptons) de masse minimale et sans charge, participent à la leptogenèse, qui peut traverser la Terre entière sans interagir avec la matière. Pour étudier cette possibilité, Javier Soler participe à une expérience appelée T2K, au Japon. Dans cette expérience, un faisceau de neutrinos généré sur la côte est du Japon parcourt 300 kilomètres pour atteindre le détecteur Super-KamioKande situé au fond d’une mine dans les montagnes de l’ouest du pays. L’expérience est conçue pour étudier comment les neutrinos changent au cours de leur voyage (oscillations des neutrinos). Les résultats obtenus jusqu’à présent montrent des signes de comportement différent entre les neutrinos et les antineutrinos, différences qui, si elles se confirmaient, pourraient éclairer le problème de l’asymétrie matière-antimatière.

je vous invite à écouter Francisco JavierPaul Solerprofesseur de physique des particules à l’Université de Glasgow, Écosse, Royaume-Uni.