Les mystères de l’antimatière Les mystères de l’antimatière

1B. Pietrzyk

Boleslaw PietrzykBoleslaw PietrzykLAPP Annecy (F)LAPP Annecy (F)

Bolek.Pietrzyk@cern.chBolek.Pietrzyk@cern.ch

Anges et DémonsAnges et Démons

22

Anges et DémonsAnges et Démons

33

une horrible organisation ...

... a volé 0.5 g d’antimatière au CERN ...

... pour détruire le Vatican.

E= mcE= mc22

44

E=mc2

nU

235

Fission nucléaireE=10-5 masse

Annihilationmatière-antimatièreE=100% masse

n

n

n

matière antimatière

L’antimatièreL’antimatière

55

anti-atome

+

-

_+

atome

L'équation de DiracL'équation de Dirac

66

Albert Einstein (1905)théorie de relativité

Erwin Schrödinger (1926) mécanique quantique

Paul Dirac (1928)

quatre solutions - deux pour l’électron …

… et deux autres (?) …

Découverte du positronDécouverte du positron

77

plomb

Carl Anderson (Caltech, 1932)

Découverte de l’antiprotonDécouverte de l’antiproton

88

1955:l’antiproton

1956:l’antineutron

(Berkeley)

Le Modèle Standard Le Modèle Standard

u ud

Proton +

u u

d_

_ _

Anti-proton -

p p_

e e_

Atome Anti-atome

Production de matière et d’antimatièreProduction de matière et d’antimatière

1010

Annihilation de l’antimatièreAnnihilation de l’antimatière

1111

collisions« élastiques »

annihilation

Production des antiprotonsProduction des antiprotons

1212

~ 200,000,000,000,000 antiprotons/année

(seulement 0.3 nano-grammes, efficacité ~ 10-9)

Accumulateur des AntiprotonsAccumulateur des Antiprotons (AA) (AA)

1313

1980: construction AA

- stockage d’antiprotons (3.5 GeV/c )

- refroidissement

- injection au PS/SPS

- collision avec des protons dans le SppS

~ 1011 (1987, AC: 1012) antiprotons/jour

Prix Nobel : Carlo Rubia et Simon van der Meer

Refroidissement des antiprotonsRefroidissement des antiprotons

1414

S. van der Meer

Décélération des antiprotons Décélération des antiprotons (LEAR)(LEAR)

1515

… production de 9 anti-atomes d’hydrogène en 1995

La bombe d’antimatière La bombe d’antimatière ??

1616

0.5 g antimatière = 4.5 · 1013 J

Energie nécessaire pour produire (efficacité = 10-9 ) : 4.5 · 1022 J

Prix ~ 1,000,000,000,000,000 €

Durée de production~ 1 000 000 000 année

Collisionneur électron-positon Collisionneur électron-positon (LEP) (LEP)

1717

E=mc2

e+ e-

Production de la masse 100 000 fois plus grande (Z0) que la masse e+ + e-

Production de matière Production de matière et d’antimatièreet d’antimatière au LEP au LEP

1818

Le Big BangLe Big Bang

1919

La symétrie entre la matière et l’antimatièreLa symétrie entre la matière et l’antimatière

2020

Brookhaven,1964

… est violée

K

AMSAMS

2121

… sera envoyé dans l’espace par la NASA à bord de la navette spatiale en mai 2011 et fixé sur la station spatiale internationale (ISS).

existe-t-il des étoiles d’antimatière?

LHCbLHCb

2222

Le 30 mars 2010 ...Le 30 mars 2010 ...

2323