L'antimatière

L’antimatière est constituée d’antiparticules : elles ont la même masse que les particules correspondantes, mais certaines propriétés opposées, comme la charge électrique. Une particule et son antiparticule peuvent s’annihiler en produisant d’autres particules. Ce phénomène est notamment utilisé en imagerie médicale.

Une particule miroir

Pour chaque particule de matière, il existe une antiparticule de même masse mais de charge opposée. L'antiparticule de l'électron (négatif) s'appelle le positron et porte une charge positive.

L'antimatière a d'abord été prédite par le calcul en 1928 par le physicien Paul Dirac, avant d'être observée pour de vrai dès 1932. On en fabrique aujourd'hui d'infimes quantités dans les grands accélérateurs de particules.

L'annihilation

Lorsqu’une particule et son antiparticule s’annihilent, leur énergie se retrouve dans les particules produites. Par exemple, un électron et un positron presque au repos peuvent donner deux photons gamma. D’autres réactions produisent aussi des particules massives : l’expression « énergie pure » est donc trompeuse.

La relation E = mc² relie la masse au repos à une énergie. Lors d’une annihilation, il faut tenir compte de l’énergie de masse et de l’énergie de mouvement des particules : rien ne disparaît du bilan énergétique.

L'énigme de l'asymétrie

Reste un grand mystère. Au moment du Big Bang, matière et antimatière auraient dû être créées en quantités exactement égales… et donc tout se serait annihilé, ne laissant que de la lumière. Or l'Univers, les étoiles et nous-mêmes sommes bien là, faits de matière.

Il a donc dû subsister un minuscule excédent de matière — environ une particule sur un milliard. Pourquoi ce léger déséquilibre en notre faveur ? C'est l'une des grandes énigmes non résolues de la physique.