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Découverte de la matière noire dans l’espace révolutionne la physique
Le spectromètre alpha installé à bord de la Station spatiale internationale (ISS) a découvert de la matière antimatière depuis son installation en mai 2011. Au fil des années, cet instrument a enregistré de nombreux événements indiquant la présence de particules de matière antimatière, notamment des positrons et des noyaux d’hélium antimatiques. Plus récemment, il a confirmé l’observation d’un nombre anormal de noyaux d’hélium antimatiques que le modèle standard de la physique n’a pas pu expliquer, ce qui remonte à huit ans.
Un indice sur de nouvelles entités cosmiques
Une étude publiée récemment dans la revue Physical Review D par une équipe de physiciens suggère que ces observations pourraient indiquer l’existence d’objets cosmiques hypothétiques, que les scientifiques ont baptisés « sphères de feu cosmiques ».
Qu’est-ce que la matière antimatière ?
Toute matière que nous connaissons dans l’univers est constituée de matière ordinaire, composée d’atomes qui, eux-mêmes, sont formés de particules plus petites. Ces atomes possèdent un noyau central contenant des protons positifs et des neutrons neutres, autour duquel gravitent des électrons de charge négative.
En 1928, le physicien britannique Paul Dirac a prédit l’existence d’un autre type de matière, appelé matière antimatière, à travers ses équations qui unifiaient la mécanique quantique et la relativité restreinte. La matière antimatière est composée des mêmes éléments que la matière ordinaire mais avec des charges opposées : par exemple, les protons de matière antimatière sont de charge négative, tandis que les électrons de matière antimatière (appelés positrons) ont une charge positive.
Lorsque la matière et la matière antimatière se rencontrent, elles s’annihilent mutuellement et se transforment en énergie. En 1932, le physicien et astronome américain Carl Anderson a découvert le premier positron en étudiant les rayons cosmiques.
Les sphères de feu cosmiques
Selon la nouvelle étude, la découverte des noyaux d’hélium antimatiques dans la Station spatiale internationale ne peut être expliquée par le modèle standard de la physique des particules, qui décrit la composition de toute la matière que nous connaissons, jusqu’aux particules les plus élémentaires.
Les chercheurs ont constaté que les ratios des noyaux d’hélium-4 antimatiques et d’hélium-3 antimatiques observés diffèrent des ratios attendus selon le modèle standard. Pour expliquer cette divergence, les chercheurs suggèrent l’existence des sphères de feu cosmiques, que l’on pense être le résultat de phénomènes tels que la collision de concentrations denses de matière noire, qui représenterait environ 80% de la matière de l’univers, mais qui reste invisibles à ce jour.
Les chercheurs estiment que ces sphères de feu sont des zones denses et actives de l’espace, contenant un grand nombre de particules antimatières qui s’étendent une fois formées, et qui émettent une quantité énorme de particules antimatières, certaines atteignant même la Terre.
Des questions difficiles en cosmologie
Jusqu’à ce qu’une série d’observations supplémentaires valide cette nouvelle hypothèse, la matière antimatière demeure l’un des plus grands mystères de la cosmologie contemporaine. La théorie du Big Bang présuppose qu’au cours des premiers moments de l’univers, les quantités de matière et de matière antimatière étaient équivalentes.
Cependant, étant donné que nous observons uniquement de la matière ordinaire autour de nous et que nous détectons très rarement de la matière antimatière, cela a conduit les scientifiques à s’interroger : où est passée la matière antimatière ? Cela fait des décennies que les chercheurs tentent de répondre à cette question, et l’une des hypothèses avancées est que l’univers de la physique des particules n’était pas suffisamment symétrique.
D’après cette hypothèse, la matière antimatière produite lors de la naissance de l’univers pourrait avoir été créée en quantités légèrement inférieures à celles de la matière ordinaire, ce qui aurait entraîné une diminution drastique de sa quantité au fil du temps, à mesure qu’elle se rencontrait avec sa contrepartie ordinaire, laissant un léger excédent de matière ordinaire, à l’origine de la matière que nous connaissons dans l’univers actuel.