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De plus en plus proche de l’ANTIMATIÈRE, l’énergie des vaisseaux Star Trek

Une expérience au Large Hadron Collider suggère qu'il y a une chance d'attraper cette preuve insaisissable alors qu'elle flotte dans notre voisinage galactique.

Antimatière : Forme de la matière constituée d’antiparticules (positons, antiprotons, antineutrons), de même masse que les particules de matière correspondantes (électrons, protons, neutrons), mais dont les autres caractéristiques (dont la charge électrique) sont contraires. L’antimatière a de nombreuses utilités. Elle peut interagir, modifier ou détruire la matière. En conséquence, elle a été utilisée pour de nombreux usages, de composant d’armes de destruction massive, à la technologie de numérisation en passant par des usages médicaux, sans oublier, bien entendu, son usage en tant que carburant.

SELON WIKIPÉDIA :

Dans l’univers de fiction de Star Trek, la distorsion ou propulsion exponentielle est une déformation de l’espace qui modifie les lois de la physique pour permettre à un vaisseau d’atteindre une vitesse supraluminique. Il est ainsi opposé à l’impulsion.

Le moteur de distorsion fonctionne grâce à un réacteur mélangeant de l’antimatière et de la matière, du deutérium, par le biais d’hydrogène. Le mélange produit une quantité fulgurante d’énergie qui sert à la propulsion supraluminique. Afin de maitriser cette puissance, on utilise dans le réacteur des cristaux de dilithium qui servent à contrôler la réaction et à générer un champ subspatial stable, c’est-à-dire que l’on puisse utiliser sans détruire le corps en distorsion.

LES PROGRÈS

EN 2010, DES PHYSICIENS au  Large Hadron Collider a commencé à produire une forme exotique d’antimatière connue sous le nom d’antihélium. L’antimatière est cette substance insaisissable qui s’annihile en rencontrant la matière ordinaire, et l’antihélium est le jumeau antimatière de l’atome d’hélium classique, ce que l’on trouve dans les ballons de fête. Bien qu’aucun humain n’ait jamais trouvé de manière concluante une particule d’antihélium naturelle sur Terre, cela pourrait être la clé pour répondre à l’un des plus grands mystères en suspens de la physique : la nature de la matière noire.


L’excitation suscitée par l’antimatière en tant que signature de la matière noire a augmenté à cause d’un signal alléchant annoncé par les astrophysiciens en 2016.

Les chercheurs en charge du spectromètre magnétique Alpha (AMS), un instrument de la Station spatiale internationale, ont déclaré à la communauté qu’ils avaient probablement détecté huit noyaux d’antihélium. Ils n’ont pas officiellement publié le résultat, et les chercheurs qualifient toujours le signal de « provisoire », mais « cela a inspiré cet effort pour comprendre – si ce signal était vrai – comment aurait-il pu venir ici? » dit Linden.

L’expérience et l’analyse du LHC sont importantes car elles ont renforcé la confiance du domaine dans la détection de l’antihélium depuis l’espace comme stratégie pour trouver la matière noire.


Les résultats sont prometteurs :

« Nous avons vu que la moitié d’entre eux survivront au voyage vers les détecteurs près de la Terre », déclare Vorobyev. Et c’est un bon signe que les détecteurs d’antimatière des physiciens finiront par attraper une particule d’antihélium en déplacement.

Un nouvel instrument, appelé Spectromètre général d’antiparticules, devrait être lancé dans un ballon dans l’atmosphère antarctique à la fin de 2023, où il recherchera l’antihélium ainsi que d’autres particules à une altitude de 25 milles. 

La source d’énergie ultime

« L’antimatière est la source d’énergie ultime » a dit DAN BROWN dans son livre à succès : Anges et démons. Lors d’une interwiev, Dan Brown a déclaré :

L’antimatière est la source d’énergie ultime. Elle libère de l’énergie avec 100% d’efficacité (la fission nucléaire est efficace à 1,5%). L’antimatière est 100 000 fois plus puissante que le carburant de fusée. Un seul gramme contient l’énergie d’une bombe atomique de 20 kilotonnes – la taille de la bombe larguée sur Hiroshima. En plus d’être fortement explosive, l’antimatière est extrêmement instable et prend feu au moindre contact… y compris celui de l’air. Elle ne peut être stockée qu’en la suspendant dans un champ électromagnétique à l’intérieur d’une boîte métallique ne contenant que du vide. Si l’action du champ échoue et si l’antimatière tombe, le résultat est une « parfaite » conversion matière/antimatière, phénomène que les physiciens appellent de manière adéquate « annihilation ».

Le Cern produit maintenant régulièrement de petites quantités d’antimatière dans sa recherche pour de futures sources d’énergie. L’antimatière ouvre des perspectives considérables; elle ne crée ni pollution ni rayonnement, et une simple gouttelette pourrait alimenter New York pendant toute une journée. Avec la diminution des combustibles fossiles, la promesse de l’exploitation de l’antimatière constituerait un énorme saut pour le futur de cette planète. Naturellement, la maîtrise de l’antimatière apporte avec elle un terrible dilemme. Cette nouvelle et puissante technologie sauvera-t-elle le monde, ou sera-t-elle employée pour créer l’arme la plus mortelle jamais inventée?

HISTOIRE

1928, le physicien britannique Paul Dirac formulait une équation combinant la théorie quantique et la relativité restreinte pour décrire le comportement d’un électron se déplaçant à une vitesse relativiste. Cette équation – qui valut à Dirac le prix Nobel de physique en 1933 – posait un problème : tout comme l’équation x2 = 4 peut avoir deux solutions (x = 2 ou x = −2), l’équation de Dirac était vérifiée pour deux valeurs : un électron d’énergie positive et un électron d’énergie négative. Or la physique classique, tout comme le bon sens, voulait que l’énergie d’une particule ait toujours une valeur positive.


Dirac en tira la conclusion que, à chaque particule de matière correspond une antiparticule, tout à fait semblable, mais de charge opposée. Pour l’électron, par exemple, il devait y avoir un « anti-électron » (ou « positon »), identique en tous points à l’électron, mais de charge électrique positive. Cette idée ouvrait la voie à l’éventualité de galaxies et d’univers entièrement constitués d’antimatière.

Mais lorsque la matière et l’antimatière entrent en contact, elles s’annihilent et disparaissent dans une bouffée d’énergie. Or le Big Bang devrait avoir créé matière et antimatière en quantités égales. Alors, pourquoi y a-t-il bien plus de matière que d’antimatière dans l’Univers ?

Au CERN, les scientifiques fabriquent de l’antimatière pour la soumettre à des expériences. Tout commence dans le Décélérateur d’antiprotons, qui ralentit des antiprotons pour que les scientifiques puissent étudier leurs propriétés.

Mis en service en 2000, l’AD était le lieu en 2002 d’une grande première scientifique : pour la première fois de grandes quantités d’atomes d’antihydrogène étaient produites. Les tentatives débutaient pour stocker des antiatomes pendant un laps de temps suffisant pour en mesurer les caractéristiques. En 2011, une expérience annonçait avoir produit et capturé des atomes d’antihydrogène pendant seize minutes, un temps suffisamment long pour pouvoir étudier leurs propriétés en détail. L’année suivante, la première mesure du spectre de l’antihydrogène était publiée. Depuis 2010, les expériences sur l’AD ont publié de nombreuses mesures des caractéristiques de l’antimatière, les comparant avec celles de la matière.

L’AD est aujourd’hui utilisé dans le cadre de plusieurs expériences qui étudient l’antimatière et ses propriétés : ALPHAASACUSAATRAP et BASE. Deux autres expériences, AEGIS et GBAR s’apprêtent à étudier l’effet de la gravité sur l’antimatière. GBAR sera la première expérience à exploiter les antiprotons préparés par le nouveau décélérateur ELENA.

ALICE mesure le degré de transparence de la Voie lactée à l’antimatière

Cette découverte facilitera la recherche, dans l’espace et en ballon, d’antimatière qui pourrait provenir de la matière noire.

Impression d’artiste de l’étude ALICE sur la transparence de la Voie lactée à l’antimatière (Image: ORIGINS Cluster, Technical University Munich)

Comme le montre la collaboration internationale ALICE dans un article publié aujourd’hui dans la revue Nature Physics, l’équivalent d’un noyau atomique léger dans l’antimatière peut parcourir une longue distance dans la Voie lactée sans être absorbé. Cette découverte, faite par l’équipe d’ALICE après introduction, dans des modèles, de données sur les noyaux d’antihélium produits au Grand collisionneur de hadrons (LHC), facilitera la recherche, dans l’espace et en ballon, d’antimatière qui pourrait provenir de la matière noire.

Des noyaux d’antimatière légers, tels que l’antideutéron et l’antihélium, ont déjà été produits sur Terre, dans des accélérateurs de particules, mais ils n’ont encore jamais été observés avec certitude en provenance de l’espace.

Ainsi, des expériences menées dans l’espace, comme celle faisant appel au Spectromètre magnétique alpha Alpha Magnetic Spectrometer – AMS), assemblé au CERN puis arrimé à la Station spatiale internationale, recherchent des noyaux légers d’antimatière dans le but de trouver la matière noire. C’est également l’objectif de la prochaine mission de l’expérience GAPS (General antiparticle spectrometer), qui utilise des ballons stratosphériques.

Vidéo ci-dessus : Première mesure de l’absorption de noyaux d’anti-3He


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