Antiparticule : qu'est-ce que c'est ?

C'est en rapprochant mécanique quantique et relativité restreinte que le physicienphysicien Paul DiracPaul Dirac (1902-1984) a entraperçu l'existence de l'antimatière. Il cherchait alors à décrire plus précisément les interactions de l'électron. Et il s'est trouvé que l'équation qu'il a alors proposée... avait deux solutions. L'une correspondant à une particule de charge négative, l'électron, et l'autre, à une particule de charge positive. L'hypothèse a été confirmée quatre ans plus tard, en 1932, avec la découverte dans les rayons cosmiques, du positon, l'antiparticule de l'électron.

Les principales particules d'antimatière.

Les physiciens savent aujourd'hui qu'il existe toute une série de particules élémentaires possédant la même massemasse et le même spinspin qu'une particule de matièrematière connue, avec une charge de même valeur, mais de signe opposé. Ces particules sont appelées antiparticules. Il en existe pour tous les fermionsfermions fondamentaux. Le positon et l'antiprotonantiproton sont ainsi considérés, de manière conventionnelle comme les antiparticules de l'électron et du protonproton qui, elles, sont les particules qui constituent la matière qui nous entoure.

Des antiparticules comme des images de particules dans un miroir

De manière plus générale, particules et antiparticules s'opposent par ceux que les physiciens appellent leurs nombres quantiquesnombres quantiques scalaires -- la charge, mais aussi la saveur, par exemple --, mais se ressemblent par leurs grandeurs vectorielles -- comme le moment cinétiquemoment cinétique.

Pour les chercheurs, s'est désormais la routine de produire des antiparticules dans des accélérateurs de particules. Même si celles-ci ont tendance à s'annihiler lorsqu'elles rencontrent leurs particules « miroirmiroir » en produisant des gerbes d'énergieénergie.

Notez que certaines particules peuvent être leur propre antiparticule. Lorsqu'elles sont neutres. Le neutron, toutefois, bien qu'électriquement neutre, ne peut pas être sa propre antiparticule. Il est en effet composé de deux quarks downquarks down et d'un seul quark upquark up. L'antineutron, lui, se compose d'un antiquark up et de deux antiquarks down. Il se distingue ainsi du neutronneutron.

Depuis la fin du XX^e siècle, les scientifiques sont capables de produire, en laboratoire, des antiatomes de manière artificielle. À partir d'atomesatomes et d'antiparticules. L'antihydrogène, par exemple, est composé d'un positon « gravitant » autour d'un antiproton.