L’expérience commune nous enseigne un principe de bon sens : on tombe vers le bas. Mais les physiciens aiment bien jouer avec le bon sens et oser l’impensable. Et s’il existait des objets qui ne chutent pas vers le bas mais vers… le haut, voire qui ne tombent pas du tout ? Plus savamment, est-ce que la force de gravité dont on connaît l’effet sur la matière ordinaire agit de la même façon sur sa cousine l’antimatière, image miroir de la première. Dans l’antimatière, les charges électriques des particules sont inversées, tandis que les masses restent identiques. Un proton du noyau devient un antiproton chargé négativement et un électron qui gravite autour devient un anti-électron, chargé positivement.
Alors une plume d’antimatière chuterait-elle aussi vite qu’une plume de matière ? La réponse est enfin tombée, sous forme d’un article dans la revue Nature du 27 septembre : l’antimatière ne chute pas vers le haut. La gravité, connue pour attirer les masses de matière ordinaire entre elles, n’est pas répulsive pour l’antimatière.
« Usine à antimatière »
« Nous sommes les premiers à avoir fait cette expérience, qui représente trente ans d’efforts. Beaucoup pensaient que les anti-atomes tomberaient vers le bas, mais nous étions prêts à observer le contraire. Même si ce n’est finalement pas le cas, en voyant le résultat, nous étions radieux », résume Jeffrey Hangst, chercheur de l’université d’Aarhus (Danemark), auteur de cette étude originale et responsable de la collaboration Alpha-g, installée au CERN, l’Organisation européenne pour la recherche nucléaire, et forte de 70 membres. Ce centre est le leader mondial en la matière, avec un bâtiment baptisé « Usine à antimatière » qui abrite six expériences consacrées à l’étude de cette substance.
« C’est l’une des plus importantes expériences de physique fondamentale jamais réalisées », explique Stefan Ulmer, responsable du programme antimatière du CERN et chef d’une autre expérience, BASE. « Je leur tire mon chapeau. Un résultat magnifique », apprécie Patrice Perez, coresponsable d’une autre expérience de l’usine à antimatière, GBAR. « Ça n’avait jamais été fait. L’antimatière a été testée dans le domaine des hautes énergies. On la connaît en électromagnétisme, mais pas sur la gravitation », complète Bruno Mansoulié, autre membre de GBAR. « Trouver la moindre différence de comportement entre la matière et l’antimatière serait révolutionnaire, car la théorie de la relativité générale serait alors mise en défaut », rappelle Jeffrey Hangst.
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