Questions diverses

[EwiGal]

Bonjour,

quelques petites questions à la suite de quelques lectures sur votre site :
Peut-il exister des anti-planète, comme il existe des anti-étoiles ? (vu dans votre dossier sur l'antimatière)

Vous dites que la matière s’annihile avec son anti. Pourquoi alors ne se sont-elles pas annihilées dès le Big-Bang ? Je sais qu'à cette époque elle n'étaient que sous forme d'énergie, mais lorsqu'elles sont devenues matières, elles étaient encore relativement proches non ?

Me vient alors une autre question, l'énergie de la matière et l'énergie de l'antimatière est-elle la même ?

Et enfin, quelle est la différence entre la matière (ou l'antimatière) avec l'énergie sombre ?

Bonne soirée.
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[Gloubiscrapule]

Peut-il exister des anti-planète, comme il existe des anti-étoiles ? (vu dans votre dossier sur l'antimatière)

On a jamais observé d'anti-étoiles, si elles existent. Les anti-planètes seraient naturellement autour d'anti-étoiles.

Vous dites que la matière s’annihile avec son anti. Pourquoi alors ne se sont-elles pas annihilées dès le Big-Bang ? Je sais qu'à cette époque elle n'étaient que sous forme d'énergie, mais lorsqu'elles sont devenues matières, elles étaient encore relativement proches non ?

On pense qu'il y avait un petit excès de matière, et donc au final ce petit excès n'a pas pu s'annihiler avec l'anti et est resté, pour donner la matière de l'univers qu'on connait.

Me vient alors une autre question, l'énergie de la matière et l'énergie de l'antimatière est-elle la même ?

Oui.

Et enfin, quelle est la différence entre la matière (ou l'antimatière) avec l'énergie sombre ?

Ca reste de la matière, avec donc une pression nulle, ou positive. L'énergie sombre a une pression négative, chose qu'on a encore jamais pu observé.

[Deedee81]

Salut,

Deux précisions.

On a jamais observé d'anti-étoiles, si elles existent. Les anti-planètes seraient naturellement autour d'anti-étoiles.

Il faut préciser que lorsque la matière entre contact avec la matière : boum ! Il y a un gigantesque dégagement d'énergie en grande partie sous forme de photons gammas. S'il y avait une zone quelconque de l'univers observable qui serait composée d'antimatière, on verrait forcément la zone de contact comme le nez au milieu de la figure. A moins que par un hazard mystérieux cette zone d'antimatière soit entourée d'une zone de vide particulièrement poussé. Notons aussi que dans les rayons cosmiques ont trouve essentiellement des protons et presque pas d'antiprotons.

Ca reste de la matière, avec donc une pression nulle, ou positive. L'énergie sombre a une pression négative, chose qu'on a encore jamais pu observé.

Signalons aussi qu'il y a quelques dizaines d'hypothèses sur l'énergie noire (y compris des hypothèses d'une forme... non matérielle, comme un artefact dû à un univers non parfaitement homogène). C'est pour ça qu'on a besoin de données supplémentaires (isotropie, évolution au cours du temps, fluctuations éventuelles,...), pour éliminer les fausses hypothèses.

[Mailou75]

Salut,

Notons aussi que dans les rayons cosmiques ont trouve essentiellement des protons et presque pas d'antiprotons.

On trouve des antiprotons et antielectrons (positrons?) à l'état "naturel", hors des labos ?
Qui émettent des rayons gamma quand ils penetrent l'atmosphere ?

Me vient alors une autre question, l'énergie de la matière et l'énergie de l'antimatière est-elle la même ?

Oui.

On est surs de ça ? l'antiénergie ca pourrait pas exister ? mathématiquement ca n'a pas de sens ?

Merci
Mailou

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

On trouve des antiprotons et antielectrons (positrons?) à l'état "naturel", hors des labos ?

Oui. Il y en a. Pas énormément, mais il y en a (créé dans divers processus fortement énergétiques).

L'observation de la signature de rayons gammas à 512 keV est typique de l’existence de positrons (ils émettent ces rayons lors de leur annihilation avec un électron). Et est donc le signe de processus fortement violents.

Qui émettent des rayons gamma quand ils penetrent l'atmosphere ?

Vu leur énergie cinétique quant ils rentrent dans l'atmosphère, ce sont plutôt des gerbes de particules qui sont produites avec des gammas mais aussi des électrons, des positrons, des muons,...

On est surs de ça ?

Oui. On se pose différentes questions sur l'antimatière, mais son énergie au moins est bien connue à travers les expériences en physique des particules.

l'antiénergie ca pourrait pas exister ?
mathématiquement ca n'a pas de sens ?

Si, je suppose qu'on peut l'envisager. Bien que ce n'est pas nécessairement sans poser de problème.

Tout d'abord, il faut quand même préciser que ce qui compte en réalité ce sont les échanges d'énergie. Donc on peut placer son échelle d'énergie comme on veut. L'énergie de liaison est en général notée comme étant négative.

Ensuite, il y a une échelle naturelle d'énergie : E=mc². L'énergie totale d'un système est alors a priori toujours positive.

Mais ce n'est pas nécessairement le cas. Si tu prends l'équation de Dirac de l'électron dans un atome (l'équivalent relativiste de l'équation de Schrödinger pour l'hydrogène) on trouve des solutions positives.... et négatives. Ceci vient en réalité du fait que l'équation admet autant des solutions positives que négatives. En mécanique classique, c'est simple, on se contente d'ignorer les solutions négatives considérées comme un artefact mathématique. Avec l'équation de Dirac, ce n'est plus possible : les solutions positives et négatives sont couplées ! C'est-à-dire que l'électron peut très bien tomber dans un état d'énergie négative en émettant un photon ! (notons que le gap entre les deux solutions est 2mc²). Mais ça pose un problème majeur : aucun atome ne serait stable. Ils émettraient indéfiniment de l'énergie (l'électron acquérant une énergie de plus en plus négative). C'est quelque chose qui n'est évidemment pas observé.

Dirac avait imaginé sa mer d'électrons pour expliquer ça (tous les états d'énergie négative seraient occupés par des électrons). Mais cette solution est imparfaite (une mer infinie remplie d'électrons est franchement bizarre et de plus ça ne marche qu'avec les fermions grâce au principe d'exclusion de Pauli, notons toutefois qu'un "trou" dans la mer d'électrons est identique à une particule de charge opposée et d'énergie positive). On a fait mieux après. Puisque le gap d'énergie est 2mc² il est clair que ce phénomène anormal a un lien avec les grandes énergies et qui dit grandes énergies dit création de particules. On a donc besoin d'une théorie a plusieurs particules. La solution fut trouvée avec la théorie quantique des champs (les particules sont alors les états excités quantifiés des champs). Et les états d'énergie négative sont réinterprétés (comme pour le trou) par une petite astuce mathématique comme des états d'énergie positive mais avec les charges inversées : l'antimatière.

Mais cela n'empêche pas d'imaginer que....

Comme tu vois, ce n'est pas si simple

[Mailou75]

Mais ça pose un problème majeur : aucun atome ne serait stable.

Ca tombe bien, je ne suis pas du tout partisan de dire qu'un atome est stable !
Ca serait bien le seul système à l'etre ...
Il ne l'est qu'à partir du moment ou on considère que l'univers est en expansion (l'atome est stable si l'énergie totale du système croit, notons que distance = energie potentielle)

Ils émettraient indéfiniment de l'énergie (l'électron acquérant une énergie de plus en plus négative). C'est quelque chose qui n'est évidemment pas observé.

Si je prend comme référence l'univers fixe, c'est bien l'atome qui doit perdre de l'énergie pour coller à l'observation ! (Tu dois te dire que je tourne en rond.. et c'est pas loin d'etre faux )

Mailou

[Deedee81]

Salut,

Ca tombe bien, je ne suis pas du tout partisan de dire qu'un atome est stable !

Quand je dis que, selon l'équation de Dirac, l'atome ne serait pas stable, je veux dire qu'il ne serait VRAIMENT pas stable. Les atomes n'existeraient même pas.

Si on fabriquait des atomes, disons un cube d'un litre, et qu'on le plaçait devant toi, tu serais littéralement grillé par le rayonnement gamma (à condition que tes propres atomes subsistent assez longtemps, évidemment ).

Et je te ferais remarquer qu'en science il n'est pas question d'être partisan d'une idée !!!!! Ca c'est en politique. En science, ce qui détermine la bonne description de la nature c'est les équations et les mesures. Pas les idées pondues au fond fauteuil.

Ca serait bien le seul système à l'etre ...

Ben non, un électron est stable. Un neutrino c'est stable. Et peut-être le proton. Et encore bien d'autres particules : photon, gluon,...

Il ne l'est qu'à partir du moment ou on considère que l'univers est en expansion (l'atome est stable si l'énergie totale du système croit, notons que distance = energie potentielle)

Serais-tu un chercheur français d'origine russe ? (clin d’œil au début d'un autre message auquel je viens de répondre)

[papy-alain]

Mais, finalement, si l'on observe une étoile faite d'antimatière, saurait on la différencier d'une étoile ordinaire ? On n'en capte que les photons, qui sont leur propre antiparticule, et, mise à part l'inversion de charge électrique, toutes les autres propriétés physiques sont les mêmes que pour la matière ordinaire...

[Deedee81]

Mais, finalement, si l'on observe une étoile faite d'antimatière, saurait on la différencier d'une étoile ordinaire ? On n'en capte que les photons, qui sont leur propre antiparticule, et, mise à part l'inversion de charge électrique, toutes les autres propriétés physiques sont les mêmes que pour la matière ordinaire...

Si on n'observait que le spectre, non, on ne verrait pas la différence.

Mais à moins que cette étoile (ou la zone d'antimatière) soit particulièrement bien isolée, la zone de contact avec la matière (à travers le gaz interstellaire, le vent stellaire, etc...) serait violemment visible (annihilation-.

[papy-alain]

Si on n'observait que le spectre, non, on ne verrait pas la différence.

Mais à moins que cette étoile (ou la zone d'antimatière) soit particulièrement bien isolée, la zone de contact avec la matière (à travers le gaz interstellaire, le vent stellaire, etc...) serait violemment visible (annihilation-.

Je ne sais pas si ce serait aussi visible que ça. Si on prend l'exemple de notre système solaire, il ne se trouve aucun objet important à moins de 4 années-lumière. Le flux de particules venant de l'espace, si tu enlèves les photons et les neutrinos, ne représente pas grand chose en proportion du vent solaire dans lequel on baigne.
Par ailleurs, il se crée de nombreuses antiparticules dans la stratosphère. Comment faire la différence ?

[Deedee81]

Je ne sais pas si ce serait aussi visible que ça. Si on prend l'exemple de notre système solaire, il ne se trouve aucun objet important à moins de 4 années-lumière. Le flux de particules venant de l'espace, si tu enlèves les photons et les neutrinos, ne représente pas grand chose en proportion du vent solaire dans lequel on baigne.
Par ailleurs, il se crée de nombreuses antiparticules dans la stratosphère. Comment faire la différence ?

Je ne saurais pas être plus précis. Je n'ai fait que répéter ce que j'ai lu

Il faudrait trouver des références précises (et chiffrées) ou l'intervention de quelqu'un connaissant mieux cette hypothèse.

[Mailou75]

Et je te ferais remarquer qu'en science il n'est pas question d'être partisan d'une idée !!!!! Ca c'est en politique.

Je suis contre toute forme de dictature !

[Deedee81]

Hej,

Je suis contre toute forme de dictature !

La nature est dictatoriale (en tout cas, comme on dit souvent, la science n'est pas démocratique, on ne vote pas pour ses lois).

[noir_ecaille]

Question de curiosité...

Comment se comporte un atome d'anti-hydrogène en présence de photons ? A-t-il le même comportement qu'un atome d'hydrogène, sachant que les charges électriques sont inverses ?

[papy-alain]

Question de curiosité...

Comment se comporte un atome d'anti-hydrogène en présence de photons ? A-t-il le même comportement qu'un atome d'hydrogène, sachant que les charges électriques sont inverses ?

Les photons sont leurs propres antiparticules ...
Sous tous rapports, ils se comportent exactement symétriquement vis-à-vis de la matière et de l'antimatière.

[noir_ecaille]

Donc le positron change de couche de la même manière que l'électron en absorbant un photon, chacun vis-à-vis de son noyau ?

[Deedee81]

Salut,

Donc le positron change de couche de la même manière que l'électron en absorbant un photon, chacun vis-à-vis de son noyau ?

Oui... du moins en théorie. Actuellement on est en train de mettre au point des techniques de stockage de l'antimatière (de l'anti hydrogène). Notamment au CNRS. C'est plutôt en bonne voie. Le but est d'en étudier les propriétés de manière très précises, notamment le spectre. Pour être sûr qu'il n'y a pas de différence. Après-tout, on ne sait jamais, il faut vérifier

[noir_ecaille]

J'espère que Futura fera au moins un article voire plus quand on aura les premiers résultats et les premières analyses