Où est passée l’antimatière

         Dans la théorie du Big-bang, la matière et l’antimatière formaient un plasma contenant une quantité égale de l’une et de l’autre. Or nous vivons dans un monde constitué exclusivement de matière, alors, où est passée l’antimatière ?

Deux hypothèses s’offrent à nous, soit la symétrie entre la matière et l’antimatière n’est pas totale,  soit il existe une partie de l’univers conçue uniquement d’antimatière séparée de nous par un champ magnétique.
 

Les symétries CPT

Une hypothèse avancée par les scientifiques est l’existence d’une asymétrie entre la matière et l’antimatière. Cette asymétrie serait à l’origine de l’absence d’antimatière dans l’univers. En effet, supposons que la matière et l’antimatière soient parfaitement symétriques, étant en quantités égales après le Big-bang, toute la matière et l’antimatière se seraient annihilées. Or notre existence montre qu’il existe encore de la matière, il n’y a donc pas de symétrie complète. Cette asymétrie est révélée par une légère différence entre les interactions d’une particule de matière et d’une antiparticule. Cette dissymétrie est expliquée par la « brisure de symétrie CP » découverte en 1967 par Andreï Sakharov.
 
Il existe trois symétries dans le monde « subatomique » :

 La parité P : C’est une symétrie miroir qui remplace la particule par son image, c’est-à-dire qui intervertit la droite et la gauche. Le spin des particules  est donc changé en appliquant cette symétrie.

 La conjugaison de charge C : C’est une propriété de symétrie mathématique qui transforme la charge Q d’une particule, ce qui transforme une particule en son antiparticule.

 L’opération T : Elle correspond au déroulement d’un phénomène dans le sens inverse de celui dans lequel il s’est produit, c'est-à-dire au retournement de l’axe temporelle

En réalité ces symétries ne se font pas toujours dans les deux sens, c'est ce que l'on appel une violation de symétrie. Le responsable, ou plutôt la responsable, c'est l'interaction faible

 

 Expérience CP learn

Cette expérience tend à montrer que lorsqu’il y a violation de symétrie CP, et donc violation de la symétrie Temporelle T (axe du temps inversé lors de la symétrie miroir)

Pour cela, on utilise  et  qui  sont deux réactions opposées.

Les kaons sont produits lors de collisions entre protons et antiprotons provenant de l’anneau de stockage d’antiprotons LEARN du CERN.

 
La détection des   et    grâce à leur charges, permet connaître le nombre de   et à un temps T=0.

 A un temps T = τ de leur désintégration naturelle, il s’y passe :  et   par désintégration semi-leptonique.
Là encore, on va pouvoir déterminer le nombre de  et de grâce à la détection des électrons/positrons ou des pions.
 Le rapport  des taux de désintégration R donne


 
En d’autre termes, cela signifie qu’il n’y a pas eu dans un même temps donné autant de  que de

La parité T n’est donc pas respectée.

L’instrument de mesure est constitué principalement d’un détecteur cylindrique placé dans un champ magnétique.  Ainsi, les particules seront déviées en fonction de leurs charges et pourrons donc être différenciées.