Effet de la gravité sur l'antimatière : enfin un résultat expérimental

[yves95210]

Bonjour,

L'antimatière tombe vers le bas, selon les premiers résultats de l'expérience ALPHA-g publiés dans Nature.
Ce n'est pas vraiment une surprise, mais cela fait longtemps qu'on attendait cette confirmation...
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[Deedee81]

SAlut,

Ce n'est pas vraiment une surprise, mais cela fait longtemps qu'on attendait cette confirmation...

Merci, pas surprenant mais utile. Il fallait en passer par là.

Il y a quelques années, plusieurs annonces disaient "on en est là, on y est presque" et BOUM il y a eut le covid, et de là gros retard.
Mais ouf, enfin le résultat.

[yves95210]

Une remarque quand-même : comme je l'avais indiqué dans une ancienne discussion,

même si les anti-particules élémentaires (anti-quarks, positron) possédaient une masse grave négative, ça ne serait pas le cas des atomes d'anti-hydrogène : en effet la masse d'un proton est égale à environ 100 fois la somme des masses des quarks qui le composent, le reste (99%) étant dû à l'énergie de liaison. Sauf à supposer que cette énergie puisse devenir négative (ce qui serait plutôt étrange, non?), la masse de l'anti-proton resterait positive, mais seulement inférieure d'environ 2% à celle du proton. Quant à la masse de l'électron (et du positron) elle est de l'ordre de 1/1000 de celle du proton, donc l'éventuelle différence de masse entre un atome d'anti-H et un atome d'H serait également d'environ 2%.

Il me semble que les résultats d'ALPHA-g ne permettent pas d'exclure cette hypothèse. Il faudra probablement attendre les résultats de l'expérience GBAR, qui vise une précision de 1%.

[mach3]

Enfin!!!! Quelle prouesse!

Je suis presque déçu du résultat par contre. Ca aurait été extraordinaire que l'antimatière tombe vers le haut, une révolution. Néanmoins ce résultat doit pas mal élaguer l'arbre des théories spéculatives.

m@ch3

croisement...

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Il me semble que les résultats d'ALPHA-g ne permettent pas d'exclure cette hypothèse. Il faudra probablement attendre les résultats de l'expérience GBAR, qui vise une précision de 1%.

Ah oui, tu as raison. Ca me semble hautement peu probable (car énergie de liaison, etc... et énergie d'interaction avec le Higgs, c'est a priori semblable, mais cette dernière pourrait être conditionnée aussi par les charges/matière-antimatière, donc on ne peut pas totalement l'exclure).

Ca reste quand même un résultat très fort. Et en particulier l'idée de l'influence d'une répulsion dans l'énigme de la disparition de l'antimatière disparait (même si un effet reste à vérifier, ce n'est pas assez fort). C'est donc une belle avancée amha.

[yves95210]

Néanmoins ce résultat doit pas mal élaguer l'arbre des théories spéculatives.

Oui.

Reste quand-même pour le moment l'hypothèse d'une masse grave négative des antiparticules élémentaires, mais avec une énergie de liaison positive au sein des antibaryons. Je suis loin de pouvoir en imaginer les conséquences théoriques, mais il me semble que ce que dit Deedee ("en particulier l'idée de l'influence d'une répulsion dans l'énigme de la disparition de l'antimatière disparait") ne serait vrai qu'à partir de la formation des baryons...

[Deedee81]

mais il me semble que ce que dit Deedee ("en particulier l'idée de l'influence d'une répulsion dans l'énigme de la disparition de l'antimatière disparait") ne serait vrai qu'à partir de la formation des baryons...

Ah oui bien vu.

Croisement avec mach3. En effet, c'est déjà pas mal. En particulier cela semble écarter les théories bimétriques (à confirmer) qui ont d'ailleurs des aspects qui m'ont toujours fait douter et pour lequel je n'ai jamais eut de réponse (quid du photon qui est sa propre anti-particule, il suit quelles géodésiques ???).

[titijoy3]

Bonjour,

je ne comprend pas très bien ce que signifie "tombe vers le bas" dans ce contexte ?

idem pour "tombe vers le haut"

[Deedee81]

je ne comprend pas très bien ce que signifie "tombe vers le bas" dans ce contexte ?
idem pour "tombe vers le haut"

C'est pas gentil de se moquer (ceci dit, bien vu le pléonasme)

[titijoy3]

C'est pas gentil de se moquer (ceci dit, bien vu le pléonasme)

ben, ce n'est même pas moqueur, je me dis juste que "tomber vers le bas" signifie être attiré par gravité par un corps massif et dans ce cas la notion de haut ou bas n'intervient pas forcément cela dit je comprends le raccourci simplificateur..

sinon c'est que je suis dans l'erreur complète

[mach3]

Le bas c'est par définition la direction vers laquelle les objets usuels accélèrent quand on les laisse soumis uniquement à la gravité. "Tomber vers le bas" est une expression légèrement abusive car si je lance un objet vers le haut, il accélère vers le bas tout le temps, mais pendant la phase ascensionnelle (qui va se terminer tôt ou tard si la vitesse est inférieure à celle de libération), il n'est pas aisé de dire qu'il "tombe" (moi ça me va, si on entend mouvement uniquement soumis à la gravité par "tomber"), et encore moins "vers le bas".

Cela étant dit, il n'était pas sûr que l'antimatière "tombe vers le bas" (comme les objets usuels, la matière) et on se demandait si elle ne tombait pas "vers le haut" (ou si le bas de la matière était le haut de l'antimatière et vice versa ). Plus clairement, la question qui se posait, c'est est-ce que l'antimatière accélère dans le même sens que la matière (c'est à dire vers le bas) quand on la laisse soumise uniquement à la gravité. C'est oui pour l'antihydrogène et donc pour tout matériau "ordinaire" fait d'antimatière. Il reste un petit doute sur les constituants (le positron et les 3 antiquarks) qui pourrait tout de même accélérer dans le sens contraire de la matière s'ils ne sont pas liés ensemble.

m@ch3

[Deedee81]

EDIT croisement avec mach3, qui a expliqué un peu différemment, c'est pas plus mal, c'est complémentaire

Effectivement, tomber est ici utilisé dans le sens "lâché a une hauteur donnée, à vitesse initiale 0 (par rapport au sol) et suivant donc une trajectoire une trajectoire de chute libre"
Et bien entendu l'objet lâché (fait de matière) tombe... vers le bas (vers le sol).
A tel point que cela en fait un pléonasme.

Pour l'antimatière, la question se posait : vers le bas aussi ou vers le haut (cas où matière et antimatière se seraient repoussés via la gravitation, la question était ouverte ou en tout cas il fallait le vérifier).
Dire "tomber vers le bas" est donc ici juste et pertinent. Il reste que "ça fait bizarre", il aurait mieux valu dire que "l'antimatière est attirée vers le bas par l'attraction gravitationnelle (terrestre)".

Sans compter la troisième possibilité "tomber la chemise"

[titijoy3]

merci pour les précisions, j'avais donc bien compris

[Archi3]

Le bas c'est par définition la direction vers laquelle les objets usuels accélèrent quand on les laisse soumis uniquement à la gravité.

dans quel référentiel ?

[LogOut]

le bas c'est la direction de \overrightarrow{g} , donc la direction vers le barycentre du système. non ?

[ArchoZaure]

Bonjour.

Le bas et le haut sont des notions d'un autre temps, bien que conservées car pratiques sur Terre.
Il n'y a que DES variations du potentiel gravitationnel.
La preuve : Il n'y a pas qu'un seul "haut" et un seul "bas" mais des zones situées au dessus d'une autre qui sont aussi situées elles-mêmes au dessus d'une autre etc.
Une zone dite en haut peut devenir une zone dite en bas selon l'endroit depuis lequel on la considère...
C'est donc illogique d’attribuer le terme haut et bas à des positions...
Haut et bas ne sont donc pas des lieux mais la conjonction des deux est une manière de catégoriser une direction sur la base de l'attraction gravitationnelle.
Évidemment on a une infinité de directions pour un même lieu, que l'on peut classer en deux catégories, là ou le potentiel gravitationnel diminue, là où le potentiel gravitationnel augmente.

Et ça marche même au fin fond de l'espace, où les variations du potentiel gravitationnel sont infimes.

[Archi3]

le bas c'est la direction de \overrightarrow{g} , donc la direction vers le barycentre du système. non ?

mais de quel système ?

par exemple, la Lune est attirée par la Terre... mais dans le référentiel terrestre (de Galilée). En revanche si tu prends le système solaire, elle est attirée par le Soleil, et l'accélération due à la gravité solaire est supérieur à celle de la gravité terrestre (sauf qu'en se plaçant dans le référentiel terrestre , on a annulé l'effet du Soleil car on s'est placé en fait dans un référentiel en chute libre par rapport au Soleil).

La conséquence c'est que dans le position de la nouvelle Lune, l'attraction par la Terre est dirigée vers la Terre, donc vers l'extérieur du système solaire, alors que l'attraction par le Soleil est dirigée vers le Soleil, donc vers l'intérieur.

Ca ne pose aucun problème particulier si tous les corps ont la même attraction, elle dépend du référentiel mais elle est évidemment la même pour tout le monde, c'est la formulation même du principe d'équivalence. En revanche une prescription que "l'antimatière tombe dans l'autre sens" mènerait à conclure qu'elle devrait s'éloigner de la Terre donc aller vers le Soleil dans le référentiel terrestre, mais s'éloigner du Soleil et donc se rapprocher de la Terre dans le référentiel de Copernic. C'est bien évidemment contradictoire et impossible (c'est une conséquence de la violation du principe d'équivalence). La prescription "tomber dans l'autre sens" ne peut donc pas être vraie dans n'importe quel référentiel. Si c'était vrai, ça ne pourrait être vrai que dans un référentiel particulier - bien sûr en contradiction complète avec le principe d'équivalence.

Parce qu'il faut bien comprendre qu'une vitesse de chute différente pour la matière et l'antimatière, ce ne serait pas juste une propriété particulière de l'antimatière, mais une violation flagrante du principe d'équivalence. Autant dire que je ne suis nullement surpris du résultat négatif, pas plus que je n'ai été surpris que la vitesse superluminique des neutrinos était due à une erreur de mesure .

[Archi3]

Évidemment on a une infinité de directions pour un même lieu, que l'on peut classer en deux catégories, là ou le potentiel gravitationnel diminue, là où le potentiel gravitationnel augmente.

Et ça marche même au fin fond de l'espace, où les variations du potentiel gravitationnel sont infimes.

c'est pareil, le sens de diminution ou d'augmentation du potentiel gravitationnel (qui n'est rien d'autre que la direction de la pesanteur) dépend du référentiel et n'est aucunement une quantité intrinsèque à l'espace-temps. A l'endroit de la nouvelle Lune, le potentiel diminue quand on se rapproche de la Terre et qu'on s'éloigne du Soleil dans le référentiel de Galilée, mais c'est l'inverse dans le référentiel de Copernic. La courbure des trajectoires est d'ailleurs aussi logiquement dans des sens opposés.

[polo974]

Pauvres diptères...

[Archi3]

c'est vrai que violer le principe d'équivalence, et pouvoir définir un référentiel absolu, ce serait un détail sans importance de la physique contemporaine .

[xxxxxxxx]

sympa le résultat : il fallait faire l'expérience pour savoir. c'est un excellent début.

bravo à tous l'équipe

[mach3]

dans quel référentiel ?

Celui qu'on veut, tout en sachant que le "bas" dépend du référentiel (et de la position dans le référentiel), et que si on cherche vraiment la petite bête il faut préciser que les vitesses des objets étudiés sont faibles par rapport à ce référentiel.
Par "bas" il est en effet entendu la direction donnée par un fil à plomb immobile dans le référentiel, autrement dit la direction et le sens du vecteur champ de pesanteur qui est bien entendu dépendant du référentiel.
Précisons par ailleurs que si le référentiel est dit de chute libre, alors il n'y a pas de "bas".

Cela étant dit, bien qu'intéressante, la question risque de faire partir le fil en hors sujet.

m@ch3

[Patalf]

A vous lire le béotien que je suis regretterai presque le temps où l'atome était le grain élémentaire ... Ce bestiaire de particules et d'antiparticules pleines de propriétés est charmant, mais un poil trop diversifié.

[Archi3]

Celui qu'on veut, tout en sachant que le "bas" dépend du référentiel (et de la position dans le référentiel), et que si on cherche vraiment la petite bête il faut préciser que les vitesses des objets étudiés sont faibles par rapport à ce référentiel.
Par "bas" il est en effet entendu la direction donnée par un fil à plomb immobile dans le référentiel, autrement dit la direction et le sens du vecteur champ de pesanteur qui est bien entendu dépendant du référentiel.

m@ch3

bon je pose la question différemment : si on prend non pas un champ de pesanteur mais un champ de forces d'inertie dues à un mouvement accéléré, par exemple dans une fusée qui accélère, est ce que l'antimatière peut se comporter différemment (et en particulier à l'envers) de la matière ? qu'est ce qui se passe à ton avis si tu observes un anti-atome dans une fusée accélérée vers l'avant ?

[Deedee81]

Salut,

bon je pose la question différemment : si on prend non pas un champ de pesanteur mais un champ de forces d'inertie dues à un mouvement accéléré, par exemple dans une fusée qui accélère, est ce que l'antimatière peut se comporter différemment (et en particulier à l'envers) de la matière ? qu'est ce qui se passe à ton avis si tu observes un anti-atome dans une fusée accélérée vers l'avant ?

Mine de rien c'est des questions importantes. Mais comme il est dit dans l'actu (qui est le sujet du fil et pas la définition des référentiels ou du haut et du bas) il y a encore des choses à vérifier. Et je doute qu'o n soit capable d'effectuer ce genre de mesures actuellement dans une fusée !!!!

[Deedee81]

Pour le dire autrement : le sujet du fil c'est les résultats indiqués dans l'actualité dans le premier message.

Si vous tenez absolument à discuter des accélérations dans des fusées ou que doit-il se passer avec des anti-atomes dans telle ou telle situation, je vous propose plutôt d'ouvrir une discussion en astrophysique (bien que le sujet ait déjà été archi-discuté, sans jeu de mots hein ). Et pas dans ce forum actualité

Merci,

[Deedee81]

Salut,

Une info.

Il y a un article (vulgarisé évidemment) dans Pour La Science : https://www.pourlascience.fr/sd/phys...iere-25699.php
Bon, faudra que j'attende moi-même encore un peu, le nouveau magazine n'est pas encore arrivé en Belgique (probablement ce samedi, je regarderai)

[titijoy3]

moi aussi je trouve fantastique de parvenir à mettre au point une expérience de ce type, je suppose qu'elle à été réalisée sous vide ?

[titijoy3]

question idiote, pardon

[Deedee81]

question idiote, pardon

Y a pas de question idiote Mais tu as compris tout seul. C'est même de l'ultravide https://fr.wikipedia.org/wiki/Ultravide car le moindre atome qui touche et zappp.

Mais ce que tu dis plus haut est bien vrai. On voit de nombreuses expériences qui sont de vrais petits bijoux de technologie, précision, astuces. Et pas seulement en physique d'ailleurs (par exemple en biologie). Rien que lire ça est passionnant