Bonjour à tous,
Lu ces articles de presse (2026) :
- https://leblob.fr/actualites/premier...AkajYwJGwwJGgw
- https://www.sciencesetavenir.fr/scie...matiere_191551
Communiqué du CERN : https://home.cern/fr/news/press-rele...ing-antimatter
Cordialement
Merci pour cette information intéressante.
Bonjour,
Si je peux me permettre, j'ai lu attentivement le premier lien proposé par @philippedelimoges, et j'aimerais ôter une confusion de mon cerveau qui est la suivante :
Quelle est la différence entre les trois notions suivantes :
- Corps noir.
- Matière noire.
- Anti-matière
?
Merci d'avance.
Le corps noir est comme le blanc, une vue de l'esprit.
Par définition, un corps blanc réémet tous les rayonnement qu'il reçoit exactement à la même longueur d'onde que celle reçue.
Le corps noir, lui, absorbe tous les rayonnements, quelles que soient leurs longueur d'onde et réemet l'énergie à une* longueur d'onde qui ne dépend que de sa température.
Il y a une loi qui lie cette* longueur d'onde à la température (voir entre autre loi de Wien) : lambda_max * T (en Kelvin bien sûr) = constante.
Quand je parle d'une longueur d'onde, c'est plutôt une distribution (sorte de courbe en cloche, voir loi de Planck) dont le maximum est donné par la loi précédente.
Tout est toujours plus complexe qu'on (que je) ne le pense de prime abord.
Hello,
Pour compléter l'apport de Sethy. Le corps noir est une vue idéale d'un objet qui absorbe absolument toute l'énergie électromagnétique. On peut effectivement démontrer qu'un tel corps rayonne un spectre électromagnétique précis dépendant uniquement de sa température (l'agitation thermique des atomes en fait des dipôles électromagnétiques qui rayonnent). En pratique aucun corps n'est un corps noir parfait car la plupart reflètent plus ou moins certaines parties du spectre électromagnétique en tant que sources secondaires, voire émettent leur propre radiation en tant que source primaire. Par ailleurs, contre-intuitivement par rapport à son nom, on comprend que tout corps noir émet donc son rayonnement dit thermique. Si ce corps est suffisamment chaud, son rayonnement thermique commencera à se déplacer vers les longueurs d'onde visible et il apparaîtra comme lumineux tout en respectant la condition de corps noir. Ce dernier n'est donc qu'un modèle simple (mais validé expérimentalement par de bonnes approximations comme une cavité sombre) qui peut être appliqué avec plus ou moins de succès à tout objet physique.
La matière noire est quant à elle un type de matière spécifique, théorisé mais pas encore observé servant à résoudre certaines énigmes de la dynamique des astres et de la cosmologie. L'idée est que certaines anomalies de mouvement des étoiles, galaxies notamment ne peuvent être expliquées par la matière baryonique, c'est-à-dire celle que nous sommes capables d'observer grâce à son rayonnement électromagnétique. On a donc imaginé qu'une partie de la matière existe sous une forme qui n'émet ni absorbe aucun rayonnement électromagnétique. C'est la matière non baryonique ou matière noire (on devrait plutôt dire matière transparente mais dans le vide obscur de l'espace, ça revient au même). L'idée est que la matière noire est un type de particules élémentaires inconnu qui a une masse et donc une influence sur la dynamique cosmique (cette dernière étant dominée par l'interaction gravitationnelle), mais pas ou très peu d'interaction avec le rayonnement électromagnétique (les photons donc).
Ce type de matière hypothétique est théorisé comme une ou plusieurs particules élémentaires différentes, aux propriétés différentes de celles que nous connaissons pour la matière baryonique (leptons, hadrons). De nombreuses suggestions de types de particules existent avec des propriétés variées (notamment leur masse qui conditionne beaucoup leur dynamique : des particules de matière noire légère ne produisent pas les mêmes effets gravitationnels que des particules de matière noire lourde). Le jeu est donc d'utiliser toutes sortes d'obseervables expérimentales pour déterminer quel type de matière noire existe, en terme de masse et de capacité d'interaction non-gravitationnelle qui la trahirait. Les résultats actuels penchent pour une matière noire plutôt lourde, et aucune interaction non-gravitationnelle n'a pu être mise en évidence (dans les collisionneurs de particules ou les expériences de détection de rayons cosmiques par exemple). Si la matière noire existe, elle devrait exister tout autour de nous mais à des densités très faibles de sorte qu'on ne soit pas capable de la détecter en-dehors de ses effets gravitationnels à l'échelle galactique. Il est à noter que d'autres mécanismes sont explorés pour élucider ce problème de "masse manquante", notamment des théories qui modifient la gravité (la plus célèbre est MOND).
L'anti-matière fait partie de la matière baryonique ou "ordinaire". Les lois de symétrie de la physique des particules permettent que pour chaque particule élémentaire connue, il peut exister une particule avec des charges opposées, notamment la charge électrique mais pas que. Par exemple de la même façon qu'il existe des électrons, il existe des positrons avec des charges opposées. Pareil pour chaque lepton, quark et bosons de jauge (à l'exception de certains comme le photon qui sont leur propre antiparticules). De part leur nombres quantiques opposés, les particules et leurs antiparticules ont une forte tendance à réagir ensemble pour s'annihiler en photons au moindre "contact". Bien que de l'antimatière est créée en permanence lors de processus à haute énergie (il faut assez d'énergie pour matérialiser les particules, typiquement dans des réactions nucléaires, rayons cosmiques etc), elle est très rapidement détruite par interaction avec la matière "ordinaire". Ici ordinaire est à prendre au sens matière qu'on voit partout faite principalement de protons, neutrons et électrons, et non pas d'antiprotons, antineutrons et positrons.
Mais alors justement, puisque ces deux types de matière représentent simplement des particules avec des nombres quantiques opposés, comment se fait-il qu'il y a une "matière ordinaire" qu'on observe partout (atomes faits de protons, neutrons, électrons) et une "antimatière" qu'on observe nulle part (antiatomes fait d'antiprotons, antineutrons, positrons) excepté lors de réactions de synthèse à petites échelles ? Ne devrait-il pas exister des objets, des planètes, voire des galaxies entières composées d'antimatière ? Cela soulève la question encore ouverte de l'asymétrie matière-antimatière. Lors du big bang, les deux familles de particules devraient avoir été créées en quantités égales pour ensuite s'annihiler totalement, les quantités ayant été parfaitement équilibrées.
Physiquement il n'en est rien, puisqu'il apparaît qu'une petite partie de la matière que nous appelons donc "ordinaire" est restée en surplus et forme donc toute la matière baryonique que nous observons aujourd'hui, le reste s'étant désintégré en photons (il est à noter que d'hypothétiques particules de matière noire devraient également avoir des antiparticules correspondantes). Certaines brisures de symétries entre matière et antimatière permettent d'expliquer une telle asymétrie, ce sont les conditions de Sakharov. De telles symétries ont pu être observées expérimentalement dans les collisionneurs de particules où on cherche typiquement à voir si lors de certaines réactions subatomiques, la production d'une particule de matière ordinaire serait légèrement favorisée par rapport à son équivalente d'antimatière. C'est plus compliqué que ça dans les détails mais c'est l'idée. Bien que de telles observations existent, les contraintes sur l'asymétrie qui en sont déduites ne permettent pas à ce stade d'expliquer le déséquilibre à l'échelle de l'univers observable.
Comme ni le modèle standard de la physique des particules ni la relativité générale ne contiennent nativement de mécanisme expliquant une différence de la physique entre particules de matière et d'antimatière, d'autres approches sont également explorées. Concernant les brisures de symétrie observées, on introduit des paramètres ad hoc permettant de prendre en compte ces asymétries. D'autres approches imaginent que l'antimatière existe en proportion égale à la matière mais en-dehors de notre univers observable, où de ce qui a été détecté. Des approches consistent à imaginer quels seraient des signaux de galaxies composées exclusivement d'antimatière, ou bien que la gravité serait répulsive pour l'antimatière qui se serait donc dispersée, alors que la matière se serait agglomérée (cette idée, très difficile à tester de par la grande faiblesse de l'interaction gravitationnelle pour les tous petits volumes d'antimatière capables d'être générés sans être annihilés, semble avoir été récemment réfutée par l'expérience ALPHA-g au CERN).
Donc pour résumer :
- corps noir : un modèle théorique idéal permettant de décrire le rayonnement thermique des objets de façon générale
- matière noire : une forme de matière théorisée pour répondre au problème de la masse manquante aux échelles galactique et inter-galactique
- antimatière : un sous-ensemble du zoo des particules connu et observé expérimentalement, quasiment symétrique en tout point à la matière ordinaire, mais dont l'absence en faveur de la matière ordinaire reste mystérieuse
Merci beaucoup pour toutes ces précisions Quarkonium. C'est très clair maintenant. Merci beaucoup.
