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L’ANTIMATIERE

1) Définition

2) L’antimatière est notre ennemie

3) Où trouve-t-on l’antimatière ?

4) L’antimatière est notre amie

5) Mais où est passée l’antimatière ?

DEFINITIONS

Jean-François Mathiot(1ère édition des Mercredis de la Physique):

� La matière, c’est beaucoup de vide � La matière, ce sont des particules qui ne pèsent

pratiquement rien� Mais qui vont très vite et les physiciens le savent grâce

à des télévisions particulières (les accélérateurs et les détecteurs de particules)

Plongeon(s) dans l’infiniment petit …

DIMENSIONS … ET RESOLUTION …

L’ATOME VU PAR SVENSON

CE QUE VERRAIT UN PHOTON DE LA LUMIERE

CE QUE VERRAIT UNMICROSCOPE ELECTRONIQUE

LA MATIERE ORDINAIRE

EN PLUS DES PARTICULES ELEMENTAIRES DE LA MATIERE ORDINAIRE, D’AUTRES ONT EXISTE PEU APRES LE BIG BANG. ON NE LES RENCONTRE AUJOURD’HUI QU’AUPRES DES GRANDS ACCELERATEURS ET DANS LES RAYONS COSMIQUES.

PETITE HISTOIRE DE L’ANTIMATIERE

1929 : Dirac

Électromagnétisme

électron

Maxwell

relativiste

1905 : Einstein

Relativité restreinte

avec spin

1926 : Schrödinger

Mécanique Quantique

P.A.M DIRAC A ECRIT LA PROPAGATION D’UN ELECTRON RELATIVISTE AVEC DU SPIN

CETTE EQUATION A DEUX SOLUTIONS:

�LA PREMIERE C’EST L’ELECTRON

�LA SECONDE, C’EST:

� UN ELECTRON D’ENERGIE NEGATIVE.� RIEN ?� UN PROTON ? PEU ELEGANT

EN 1930, DIRAC INVENTE UN ELECTRON DE CHARGE POSITIVE. ET EN 1932, ANDERSON LE DECOUVRE DANS LES RAYONNEMENTS COSMIQUES

L’ANTIMATIERE

électron (-)proton (+)neutron (0)photon (0)

(+) antiélectron(-) antiproton(0) antineutron(0) photon

MEME MASSE, MEME DUREE DE VIE MAIS CHARGES OPPOSEES

L’ANTIMATIERE EST NOTRE ENNEMIE

Fabrication de l’antimatière:Collision E=mc2 Energie Création de matière et d’antimatièrePar exemple [proton+proton] donne [proton +proton+ (proton+antiproton)]

Une fois produite, un de ses premiers modes de discussion avec la matière est l’annihilation (matière + antimatière): conversion en énergie.(Electron + antiélectron) donne (2 photons) (Proton + antiproton) donne (plusieurs photons)

OU TROUVE-T-ON L’ANTIMATIERE ?

1) DANS LES RAYONNEMENTS COSMIQUES

2) DANS CERTAINES DESINTEGRATIONS RADIOACTIVES

3) AU CERN, LE LABORATOIRE EUROPEEN POUR LA PHYSIQUE DES PARTICULES.


-U

-UB

p

LE CERN a mis des antiprotons en bouteille (dans un vide extrême) et en ralentissant et piégeant des antiélectrons, des antiatomes (antihydrogène) ont été produits et conservés un certain temps.

L’ANTIMATIERE EST NOTRE AMIE

1) IMAGERIE MEDICALE DE DIAGNOSTIC (TEP)

2) TRAITEMENT DES TUMEURS

3) SONDE DE L’INFINIMENT PETIT

4) L’ENERGIE: SCIENCE FICTION ?


1) IMAGERIE MEDICALE DE DIAGNOSTIC (TEP)

La lecture et l’écoute ne sollicitent pas les mêmes régions du cerveau

LECTURE ECOUTE


2) TRAITEMENT DES TUMEURS

� SOIGNER AVEC ANTIPROTONS PLUTOT QU’AVEC DES PROTONS:

� PRESENTE L’AVANTAGE QUE LA PLUS GRANDE PARTIE DE L’ENERGIE SE PERD DANS LA TUMEUR

� ET QUE LA LOCALISATION DE L’IMPACT EST RELATIVEMENT AISEE

� EN COURS D’ETUDE …



ELECTRONANTIELECTRON


4) L’ENERGIE: SCIENCE FICTION ?

Energie chimique (Combustion de l’hydrogène)

Energie de fission (Centrales nucléaires)

Energie de fusion (le projet ITER)

Annihilation proton/antiproton

1

30000

200000

30000000


4) L’ENERGIE: SCIENCE FICTION ? Qu’en faire ?

�Les voyages interstellaires à la Star Trek : quelques microgrammes pourraient permettre un voyage jusqu’au centre de la galaxie mais au rythme actuel il faudrait 100 000 ans pour les produire.

�Des armes puissantes: quelques milligrammes fourniraient des armes terribles. Heureusement 100 000 000 d’années pour les produire.

MAIS OU EST PASSEE L’ANTIMATIERE ?

1) DANS LES PHENOMENES MICROSCOPIQUES CREES SUR ACCELERATEURS, MATIERE ET ANTIMATIERE SONT PRODUITES EN EGALES QUANTITES.

2) AU DEBUT DE L’UNIVERS, CE DEVAIT ETRE PAREIL.

3) OR LA MATIERE L’A INCONTESTABLEMENT EMPORTE.

4) QUE S’EST-IL PASSE ?


LA REPONSE DE SAKHAROV

• Le proton doit se désintégrer (on ne l’a toujours pas vu …)

• La symétrie particule/antiparticule (CP) doit être violée OUI ! (Observation en 1964 et 2001)

Un léger déséquilibre matière / antimatière est suffisant à expliquer notre Univers 1,000,000,000 antiprotons ou antineutrons…pour 1,000,000,001 protons ou neutrons…


SAKHAROV a été le père de la force atomique soviétique, puis prit ses distances du régime et fut considéré comme dissident. Sa résistance politique lui valut de recevoir le prix Nobel de la paix.

C’est un physicien dont l’œuvre (parue seulement en 1975) est considérable. Les projets de réacteurs de fusion (ITER) sont fondés sur ses idées. Sa contribution à la cosmologie est de première grandeur.


L’EXPERIENCE LHCb ETUDIERA A PARTIR DE 2008 PLUSIEURS MILLIARDS DE DESINTEGRATIONS DE PARTICULES ET D’ANTIPARTICULES BELLES ET ETRANGES

CONCLUSIONS

� L’antimatière existe !

� Elle est couramment produite et utilisée dans les grands centres de physique des particules nous a permis et nous permet encore de progresser dans notre compréhension de la nature.

� Elle est utilisée en médecine et en biologie pour l’imagerie et semble prometteuse dans le traitement des cancers.

� C’est une source d’énergie considérable qui pourrait autoriser des voyages spatiaux impossibles autrement.

L’ANTIMATIERE

1) Définition

2) L’antimatière est notre ennemie

3) Où trouve-t-on l’antimatière ?

4) L’antimatière est notre amie

5) Mais où est passée l’antimatière ?

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