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    Antimatière, matière noire et matière étrange  
    no. 1132 - Science & Vie - 2012-01-01      
    Dans de lointaines parties du cosmos…  
Antimatière   … s'épanouit peut-être un antimonde : un monde en tout point semblable au nôtre, mais dont les particules ont une charge électrique systématiquement opposée. Ce qui résoudrait un vieux mystère. Car selon les lois quantiques, matière et antimatière sont parfaitement symétriques, au point qu'elles ont dû être engendrées dans des proportions identiques au moment du big bang. Alors, pourquoi l'Univers observable, à quelques grains isolés d'antimatière près, ne semble-t-il contenir que de la matière ?
La plupart des physiciens imaginent que l'antimatière a disparu juste après le big bang, dans un processus d'annihilation avec la matière. Celle dont sont faites nos étoiles et galaxies ne serait que le résultat d'une infime prééminence initiale - inexpliquée - de la matière sur l'antimatière. Mais l'Univers pourrait aussi bien contenir, aujourd'hui encore, autant de matière que d'antimatière, cette dernière s'étant structurée en antigalaxies, antiétoiles et antiplanètes dans quelques recoins éloignés du cosmos.
Si tel était le cas, de la même manière que des générations d'étoiles ont engendré l'ensemble des éléments chimiques, des processus équivalents seraient à, l'origine des antiatomes. A la faveur d'événements violents, par exemple l'explosion d'une antiétoile, quelques-uns d'entre eux se propageraient dans l'espace et parviendraient jusqu'à nous.
L'observation d'un seul noyau atomique d'antihélium ou d'anticarbone serait une preuve indubittable de l'existence de ces antimondes. Si cette présence n'est pas détectée, cela confirmerait l'énigmatique hégémonie de la matière sur l'antimatière.
 
Matière noire   Le spectromètre magnétique Alpha devrait pouvoir éclaircir l'une des plus sombres énigmes de la cosmologie : telle de la matière noire. L'existence de cette dernière a été imaginée au vu de différentes observations indirectes, susceptibles d'être expliquées par ses effets gravitationnels. Anomalies de rotation des galaxies, masse manquante dans les amas galactiques, effets de lentilles gravitationnelles à répétition, données cosmologiques collectées par la mission WMAP. .. Tous les indices concordent pour dire qu'il existe, partout dans l'Univers, des nuées de particules invisibles, de nature inconnue, qui représenteraient 85 % du contenu en matière de l'Univers. Mais il est aussi possible que ces anomalies soient le résultat d'une déviation de la gravitation par rapport à la loi d'Einstein. Pour apporter la plus manifeste des preuves indirectes de l'existence de la matière noire, il faudrait détecter les résultats de l'annihilation de deux particules de matière noire : autrement dit, des antiprotons, des antiélectrons et des photons. Plusieurs autres processus astrophysiques engendrent ces mêmes particules, mais si une contribution de la matière noire s'y ajoutait, il faudrait être en mesure de la caractériser.
De tels excès de positons (également appelés antiélectrons) permettrait de pouvoir faire la distinction entre matière noire et sources astrophysiques et de savoir de quoi notre Univers est principalement constitué.
 
Matière étrange   Existe-t-il un état de la matière plus stable que celui que nous connaissons. Tous les noyaux des atomes autour de nous sont un assemblage de protons et de neutrons, eux-mêmes constitués des deux quarks les plus légers, baptisés up et down. Or, selon l'hypothèse formulée dans les années 1980 par l'Américain Edward Witten, lauréat de la médaille Fields et grand architecte de la théorie des cordes, il existerait un état de la matière nucléaire encore plus stable, une sorte de soupe informe de quarks up, down et d'un troisième type de quark, plus lourd, baptisé "étrange". D'où son nom : matière étrange.
Mais si cette "soupe" constitue l'état le plus stable de la matière, comment se fait-il que les protons et neutrons qui composent l'Univers ne s'y soient pas déjà dissous ? Tout simplement parce que cet état ne serait favorisé que si la transformation concernant un nombre gigantesque de particules simultanément, ce qui n'a aucun risque d'advenir. Sauf peut-être dans une étoile à neutrons, ces astres ultradenses composés d'une soupe de neutrons compressés… qui seraient en réalité des "étoiles étranges"'. Il serait possible que, lors d'une collision entre deux de ces étoiles, des gouttes de matière étrange soient éjectées dans le cosmos.
Une indication que la matière dont nous sommes faits n'est pas immuable. Une preuve de plus de notre fragilité.
 
       
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