Y a-t-il une raison scientifique pour laquelle l’univers existe? En d’autres termes, quelle est la science de la raison pour laquelle il y a quelque chose, au lieu de rien?
La réponse a à voir avec les opposés. Les scientifiques ont découvert que l’univers existe car il a commencé par un léger déséquilibre entre la matière et l’antimatière. Particules de matière – c’est-à-dire tous les électrons, protons et neutrons dans le atomes et les molécules de choses régulières – diffèrent des particules de antimatièrequi porte la charge électrique opposée mais sont similaires à bien des égards.
La matière et l’antimatière ne s’entendent pas. Lorsque leurs particules entrent en collision, ils s’annihlent dans un éclat intense de rayons gamma. Heureusement, l’antimatière est maintenant extrêmement rare. Bien que l’antimatrice ait eu un rôle fondamental dans la formation du universLe fait qu’il y en ait maintenant si peu est l’un des grands mystères de la cosmologie.
L’antimatière a été prédit par un physicien anglais Paul Dirac Il y a près de 100 ans dans le cadre de ses travaux pionniers sur mécanique quantiqueet il a été confirmé expérimentalement depuis les années 1930. De nos jours, les scientifiques peuvent créer de l’antimatière dans des colliders de particules comme le Grand collisionneur de hadrons.
Mais Dirac a prédit qu’il devrait y avoir des quantités égales de matière et d’antimatière, selon Pasquale di Bariprofesseur de physique et d’astronomie à l’Université de Southampton au Royaume-Uni, donc le fait qu’il y a maintenant si peu d’antimatière et tant de choses – y compris toutes les étoiles dans toutes les galaxies de l’univers, bien que certains scientifiques aient suggéré qu’il pourrait y avoir « anti-galaxies » des « anti-stars » – est un gros problème scientifique.
« Nous pensons que l’univers a commencé comme 50-50 Matter-Antimatter dans le Big bang Mais très rapidement, il est ensuite devenu dominé par la matière, » Tara Shearsun physicien en particules de l’Université de Liverpool, a déclaré à Live Science dans un e-mail. « Pour que cela se produise, il doit y avoir une très légère différence, ou une asymétrie, dans le comportement de la matière et de l’antimatière pour permettre à l’un de dominer finalement les autres. »
Mais « cette différence n’est pas prévue, elle n’est pas comprise et elle n’est certainement pas expliquée », a poursuivi Shears. « Comprendre cette différence est le problème que nous voulons résoudre; c’est le problème d’asymétrie de matière. »
Selon Dirac, les termes « Matter » et « Antimatter » sont presque arbitraires. « La matière » fait référence aux particules régulières, et « l’antimatière » fait référence aux antiparticules – mais cela aurait pu être l’inverse. S’ils n’étaient pas principalement anéantis, les particules d’antimatière auraient pu former un univers d’anti-atomes et d’anti-molécules. En fin de compte, tout ce qui prédominait a été nommé Matter, et son contraire a été nommé antimatière.
Restes cosmiques
En utilisant des observations à partir de colliders de particules, des traces de décroissance de l’antimatière dans les spectres astronomiques, et ondes gravitationnellesles physiciens essaient de mieux comprendre pourquoi il y a cette grande différence inexpliquée dans l’univers qui a donné naissance à tout ce qu’il contient.
DI BARI estime qu’il pourrait y avoir à l’origine plusieurs milliards de fois plus de particules de matière et d’antimatière que maintenant, avant qu’ils ne se anéantissent principalement dans les premières fractions de seconde après le Big Bang. « Ce dont nous sommes faits, ce sont les restes », a-t-il déclaré à Live Science.
Raymond Volkasun physicien théorique des particules de l’Université de Melbourne, a ajouté qu’une raison de l’asymétrie a été décrite en 1967 par le physicien soviétique Andrei Sakharov. (Sakharov, critique du système soviétique, a été condamné à « l’exil interne » pour dissidence politique en 1980; il a été libéré en 1986 et est décédé en 1989.)
Sakharov a proposé que l’asymétrie existait parce que les particules de matière et d’antimatière n’étaient pas des opposés exacts mais réagissaient plutôt différemment à certaines forces fondamentales dans certaines circonstances – un phénomène appelé « CP et violation du CP ».
Les principes généraux de la « violation C et CP » sont connus, mais les détails ne le sont pas, a déclaré Volkas à Live Science dans un e-mail. « Il y a de nombreuses possibilités sur la table! » Il a dit. « Le défi est de les distinguer expérimentalement. »
