Qu'est-ce que l'antimatière? – Comment fonctionnera le vaisseau spatial antimatière


Ce n'est pas une question piège. L'antimatière est exactement ce que vous pourriez penser: l'opposé de la matière normale, dont est composée la majorité de notre univers. Jusqu'à tout récemment, la présence d'antimatière dans notre univers était considérée uniquement comme théorique. En 1928, physicien britannique Paul A.M. Dirac célèbre équation d'Einstein révisée E = mc². Dirac a déclaré qu'Einstein ne considérait pas que le "m" dans l'équation – la masse – pouvait avoir des propriétés négatives et positives. Équation de Dirac (E = + ou – mc2) a permis l'existence d'antiparticules dans notre univers. Les scientifiques ont depuis démontré l'existence de plusieurs antiparticules.

Ces antiparticules sont, à la lettre, des images en miroir de la matière normale. Chaque antiparticule a la même masse que la particule correspondante, mais les charges électriques sont inversées. Voici quelques découvertes de l'antimatière du 20ème siècle:

  • Positrons – Electrons avec une charge positive au lieu de charge négative. Découvert par Carl Anderson en 1932, les positrons étaient la première preuve de l'existence de l'antimatière.
  • Anti-protons – Les protons qui ont une charge négative au lieu de la charge positive habituelle. En 1955, des chercheurs du Berkeley Bevatron ont produit un antiproton.
  • Anti-atomes – En associant positrons et antiprotons, des scientifiques de l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire ont créé le premier anti-atome. Neuf atomes d’antihydrogène ont été créés, d’une durée de 40 nanosecondes chacun. À partir de 1998, les chercheurs du CERN ont poussé la production d'atomes d'antihydrogène à 2 000 par heure.

Lorsque l’antimatière entre en contact avec de la matière normale, ces particules égales mais opposées se heurtent pour produire une explosion émettant un rayonnement pur, qui se déplace du point de l’explosion au point de diffusion. Les deux particules qui ont créé l'explosion sont complètement annihilées, laissant derrière elles d'autres particules subatomiques. L'explosion qui se produit lorsque l'antimatière et la matière interagissent transfère toute la masse des deux objets en énergie. Les scientifiques pensent que cette énergie est plus puissante que toutes les autres méthodes de propulsion.

Alors, pourquoi n’avons-nous pas construit un moteur de réaction matière-antimatière? Le problème avec le développement de la propulsion par antimatière est qu’il existe un manque d’antimatière dans l’univers. S'il y avait des quantités égales de matière et d'antimatière, nous verrions probablement ces réactions autour de nous. Puisque l'antimatière n'existe pas autour de nous, nous ne voyons pas ce qui en résulterait se heurter à la matière.

Il est possible que les particules soient plus nombreuses que les anti-particules lors du Big Bang. Comme indiqué ci-dessus, la collision de particules et d'antiparticules détruit les deux. Et comme il y avait peut-être plus de particules dans l'univers pour commencer, ce sont tout ce qui reste. Il n’existe peut-être pas d’antiparticules naturellement existantes dans notre univers. Cependant, les scientifiques ont découvert un éventuel dépôt d'antimatière près du centre de la galaxie en 1977. Si cela existait, cela signifierait que l'antimatière existe naturellement et que la nécessité de fabriquer notre propre antimatière serait éliminée.

Pour le moment, nous devrons créer notre propre antimatière. Heureusement, il existe une technologie permettant de créer de l'antimatière grâce à l'utilisation de collisionneurs de particules à haute énergie, également appelés "briseurs d'atomes". À l'instar du CERN, les smashers à atomes atomiques sont de grands tunnels bordés de puissants superaimants qui tournent autour pour propulser les atomes à des vitesses proches de la lumière. Lorsqu'un atome est envoyé via cet accélérateur, il se bloque dans une cible, créant des particules. Certaines de ces particules sont des antiparticules séparées par le champ magnétique. Ces accélérateurs de particules à haute énergie ne produisent qu'un ou deux picogrammes d'antiprotons chaque année. Un picogramme est un billionième de gramme. Tous les antiprotons produits au CERN en une année suffiraient à allumer une ampoule électrique de 100 watts pendant trois secondes. Il faudra des tonnes d'antiprotons pour se rendre dans des destinations interstellaires.

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