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Dans la chaleur intense du Big Bang, des particules de matière ont été produites à partir d’énergie pure. Or, pour chaque particule de matière ainsi produite, est née une particule jumelle – une antiparticule, identique en masse, mais de charge électrique opposée.
Pendant les premiers instants de son existence, l’Univers était en équilibre, la matière et l’antimatière ayant été produites en abondance, en quantités égales. Une seconde à peine après le Big Bang, l’antimatière avait pratiquement disparu, de même que presque toute la matière. Il ne restait qu’une petite quantité de matière pour former tout ce que nous voyons autour de nous – les étoiles, les galaxies, la Terre et tout ce qui la peuple.
Dans le film, cette bouteille est volée dans un laboratoire secret situé au CERN. Elle contient un gramme d’antimatière, et peut devenir une arme dévastatrice. Mais qu’est-ce que l’antimatière ? Existe-t-elle vraiment ? Est-elle dangereuse ? Vous allez découvrir ici la science de l’antimatière.
Image: © Columbia Pictures Industries, Inc.
Notre monde est fait de matière, qui est constituée de trois types de particules : les électrons, les protons et les neutrons. Chaque particule possède une masse et une charge électrique qui lui sont propres. Ainsi, l'électron possède une charge négative et le proton une charge positive.
Les particules d'antimatière ont la même masse que les particules qui composent notre monde, mais une charge opposée. L'électron, qui a une charge négative, possède un double d'antimatière, de même masse mais de charge opposée. On appelle antiélectron un positon.
Les particules et les antiparticules vont de pair. Imaginez que vous êtes assis sur une plage de sable. Lorsque vous creusez un trou, vous faites également un tas de sable. L'un ne va pas sans l'autre. Ils sont complémentaires, tout comme les particules et les antiparticules.
La matière et l'antimatière ont été créées en quantités égales pendant le Big Bang, même si aujourd'hui on ne voit pas l'antimatière qui nous entoure.
Les protons et les neutrons sont formés d'une combinaison de 12 particules élémentaires qui possèdent toutes une antiparticule qui leur est propre.
Par conséquent, les neutrons, qui n'ont pas de charge, ont des doubles d'antimatière qui ne possèdent pas non plus de charge. Cependant, leurs plus petites particules élémentaires portent des charges opposées. Le neutron et l'antineutron n'ont pas de charge, car les charges des particules élémentaires dont ils sont constitués s'annulent les unes les autres.
La célèbre formule d'Einstein signifie que la masse est de l'énergie concentrée. Puisque c représente la vitesse de la lumière, qui est un nombre très élevé, l'équation nous apprend qu'une petite masse contient une énorme quantité d'énergie. C'est comme changer de l'argent en différentes devises, avec un taux de change énorme.
Une masse d'1 kg contient une énergie de 90 millions de gigajoules, ce qui équivaut à la consommation d'énergie du monde entier pendant 90 minutes.
Lorsque les particules et les antiparticules se rencontrent, elles se détruisent mutuellement. Ce processus, nommé annihilation, libère toute l'énergie contenue dans leur masse. L'annihilation peut donner naissance à des rayons gammas ou même à de nouvelles paires de particules-antiparticules.
L'un des grands mystères qui entourent l'antimatière et que les scientifiques étudient au CERN est le suivant : si la matière et l'antimatière ont été créées en quantités égales au cours du Big Bang et qu'elles s'annihilent, alors pourquoi une telle quantité de matière est-elle restée pour former notre Univers ?