Etoiles-d'antimatière.

Une réflexion générale sur l’évolution des sciences.

La cosmologie standard et le modèle standard des particules élémentaires semblent atteindre un point stratégique de leurs histoires respectives ; voir par exemple les simulations du cosmos.

Les remises en cause pavent la vie normale des individus, des sociétés humaines et de leurs activités. Les théories physiques n’échappent pas à ces évolutions.

Celles-ci sont un processus nécessaire permettant l’actualisation permanente de l’adéquation entre la somme de nos expérimentations (de ce que nous vivons) et la modélisation de ces vécus.

Ces adaptations se réalisent majoritairement au fil de l’eau, parfois sans que grand monde s’en aperçoive.

Parfois et au contraire, comme ce fût le cas avec les expériences de Morley et Michelson, elles génèrent une sorte de tremblement de terre dans le landernau des chercheurs et un changement de paradigme dans l’ensemble de la société.

Une observation surprenante dans la station spatiale internationale.

Le journal Le Monde s’est fait l’an dernier l’écho, [01], d’une étude parue en avril 2021 [02]. Elle fait peut-être partie de ces rares évènements capables d’interroger nos tranquilles certitudes.

Son objet ? Savoir s’il existe des étoiles d’antimatière dont la rencontre avec les zones emplies de la matière habituelle (celle qui nous entoure) expliquerait certains des puissants jets énergétiques observés par les astronomes.

Le sujet de ce travail a de quoi surprendre. En effet, bien que l’explication de l’asymétrie flagrante entre les quantités de matière et d’antimatière ne soit pas actuellement connue, il semble certain aujourd’hui que l’univers observable ne contienne pratiquement pas (ou plus) d’antimatière, sauf celle que les laboratoires terrestres fabriquent intentionnellement (au LHC par exemple) !

Pourtant, et c’est sans doute l’élément déclencheur de cette investigation, des mesures réalisées en 2018 auraient (forme conditionnelle) [03], [04] révélé la présence de quelques rares atomes d’antihélium… dans la station spatiale internationale (ISS) ; et ce fait constitue à lui seul une bizarrerie.

Il a fait naître l’idée originale que la faible densité de matière caractérisant les régions vides de l’univers actuel aurait pu permettre la survie d’ilots d’antimatière quelque part dans l’univers ... et pourquoi pas l’existence d’étoiles d’antimatière.

Cette idée quasiment révolutionnaire suppose sans doute de reconsidérer notre point de vue sur la nature effective de ces régions réputées vides et sur les liens réels entre particules matérielles et particules anti-matérielles à l’échelle des leptons et des quarks...

Certains jets surpuissants gamma sont-ils des preuves de leur existence ?

Cette idée - que certains jugent cependant particulièrement farfelue- a même suscité l’hypothèse discutable et encore très spéculative selon laquelle la collision de la frontière externe de ces ilots avec l’univers observé pourrait être la cause des jets énergétiques surpuissants gamma qui pavent la nuit céleste.

En science, il ne suffit pas d’imaginer de belles hypothèses ; il faut les tester au travers d’expériences. C’est ce que fait le télescope Fermi Gamma Ray depuis plusieurs années (lancé le 11 juin 2008 et orbitant à environ 550 km d’altitude) ; voir le site dédié [05].

Une équipe de l’IRAP à Toulouse a réalisé grâce à lui dix années d’observation concernant environ cinq mille huit cents sources ; elle y a déniché quatorze jets dont la nature excluait de les confondre avec des pulsars, des trous noirs ou des jets gamma habituels.

Mais de là à affirmer qu’il s’agit forcément d’explosions dues à une déflagration matière-antimatière… il reste encore un long chemin à parcourir !

Le cœur du mystère concerne probablement les liaisons matière-antimatière.

L’antimatière existe mais elle est loin d’avoir révélé tous ses secrets.

  • D’abord, personne ne sait où est passée l’antimatière qui aurait dû être créée au moment du Big-Bang !
  • En 2021, les expériences menées au CERN (AeGIS, ALPHA et GBAR) n’avaient pas encore permis d’observer la gravité de l’antimatière fabriquée artificiellement.

La situation justifie que les scientifiques soient de plus en plus intéressés et fascinés par ces arrangements contre nature entre particule et antiparticule aux échelles les plus fines … comme si l’antinomie théorique survenant à l’échelle macroscopique n’avait finalement pas ou plus cours au niveau d’une frontière que nous connaissons encore très, très mal et peu.

Le sujet n’a rien de nouveau puisque le muonium a été découvert en 1960 [06] ; composition : un électron classique gravitant autour d’un antimuon n’étant lui-même que l’antiparticule d’un cousin de l’électron – durée de vie 2 microsecondes. Il motive encore de très nombreuses recherches [07] ; certaines portent désormais sur des alliances (muon – antimuon). Indirectement lié à ces préoccupations, voir mon document concernant la formule des masses de Y. Koïde (1982) - sur demande.

Une étude récente [08] s’appuyant sur les données recueillies depuis 2020 par le satellite Chandra [09] envisage un scénario moins exotique pour expliquer la présence d’antimatière dans l’univers. Il argue du fait que la rotation des pulsars suffit à générer des paires (électrons-positrons) au sein de jets longs (environ six années -lumière) et énergétiquement puissants.

© Thierry PERIAT, 12 juillet 2022.

Bibliographie indicative.

[01] Y-a-t-il des anti-étoiles dans l’univers ? Le Monde, Sciences, 4 mai 2021.

[02] Constraints on the anti-star fraction in the solar system neighborhood from the 10-year Fermi Large Area Telescope gamma-ray source catalog. Physical Review D. Published online April 20, 2021. doi:10.1103/PhysRevD.103.083016.

[03] Un spectromètre en orbite pour traquer l’antimatière ; swissinfo.ch, 27 avril 2011.

[04] Site dédié à l’Alpha Magnetic Spectometer-02 placé sur l’ISS : ams02.space/fr

[05] Article en ligne sur le site fermi.gsfc.nasa.gov.

[06] Hughes, V.W. et al. (1960): Formation of muonium and observation of its Larmor precession, Physical Review Letters. 5 (2): 15 juillet 1960, pp. 63-65.

[07] Present and future of Muonium; arXiv:nucl-ex/0404013, submitted on 8 Apr 2004.

[08] The long filament of PSR J2030+4415 ; arXiv :2202.03506 [astro-ph.HE] submitted 7 Feb 2022.

[09] https://chandra.harvard.edu.

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Date de dernière mise à jour : 05/08/2022