Des scientifiques découvrent une nouvelle antimatière lourde
En étudiant des collisions à haute énergie de noyaux d'or au RHIC (Relativistic Heavy Ion Collider), situé dans le laboratoire national de Brookhaven du ministère américain de l'énergie (DOE), une équipe internationale de scientifiques vient de découvrir le plus lourd anti-noyau connu à ce jour et le premier à contenir un antiquark étrange. Les résultats de l'étude ont été publiés dans la revue Science. Les scientifiques déclarent que cet anti-noyau de charge négative, créé par le RHIC et révélé grâce au détecteur STAR, est composé d'antimatière avec un anti-proton, un anti-neutron et un anti-hypéron lambda. «Cette découverte expérimentale pourrait avoir des conséquences sans précédent sur notre vision du monde», explique Horst Stöcker, professeur de physique théorique et vice-président de l'association Helmholtz des laboratoires nationaux allemands. «Cette antimatière ouvre la voie à de nouvelles dimensions dans le diagramme nucléaire - une idée qui n'aurait pas été envisageable il y a encore quelques années.» Les scientifiques expliquent que tous les noyaux habituels sont composés de protons et de neutrons, qui eux-mêmes ne contiennent que des quarks «up» (ou quarks haut) et bas. Le tableau périodique des éléments (ou tableau de Mendeleïev) est généralement utilisé pour classer les éléments chimiques connus en fonction de leur nombre de protons, ce qui détermine leurs propriétés chimiques. Les physiciens utilisent un tableau en trois dimensions plus complexe, mais enrichi d'informations sur le nombre de neutrons (lequel varie selon les isotopes d'un même élément) et du nombre quantique baptisé «étrangeté» qui est associé aux quarks étranges présents. Les experts qualifient d'hypernoyaux ceux qui contiennent un quark étrange ou plus. La matière ordinaire n'a pas de quark étrange, son étrangeté est donc nulle et elle se répartit sur un diagramme plat. Au contraire, avec une étrangeté non nulle, les hypernoyaux sont au-dessus de ce plan. D'après les découvertes de cette étude, les nouveaux anti-hypernoyaux représentent un échantillon essentiel des hypernoyaux normaux et pourraient aider à mieux comprendre la structure des étoiles effondrées. «Au coeur d'une étoile effondrée, il se pourrait que l'étrangeté ne soit pas nulle», explique le co-auteur principal Dr Jinhui Chen de l'université d'État du Kent (États-Unis) et de l'institut de physique appliquée de Shanghai en Chine. «Ainsi, ces mesures du RHIC nous permettront de différencier les modèles qui décrivent les états exotiques de la matière.» Cette découverte d'un anti-noyau peut contribuer à choisir entre les modèles d'étoiles à neutrons, mais pourrait aussi encourager les scientifiques à engager davantage d'études sur les signes de violation des symétries fondamentales entre la matière et l'antimatière dans l'univers primordial. En effet, les collisions au RHIC génèrent momentanément des conditions similaires à celles des tous premiers instants après le Big Bang, cet évènement vieux de 14 milliards d'années qui, selon les experts, est à l'origine de l'univers. «La raison exacte de la prédominance de la matière sur l'antimatière reste une inconnue majeure de la physique», explique le co-auteur principal Dr Zhangbu Xu du laboratoire national Brookhaven à New York. «Une solution serait de mesurer les déviations subtiles de la symétrie parfaite entre la matière et l'antimatière, et nous avons de bonnes raisons d'espérer que les futures mesures de l'antimatière conduites au RHIC permettront de répondre à cette question.» Les pays collaborant à l'expérience STAR sont le Brésil, la Chine, la Croatie, la République tchèque, l'Allemagne, la France, l'Inde, les Pays-Bas, la Pologne, la Russie, la Corée du Sud, le Royaume-Uni et les États-Unis.
Pays
Brésil, Chine, Tchéquie, Allemagne, France, Croatie, Inde, Corée du Sud, Pays-Bas, Pologne, Russie, Royaume-Uni, États-Unis