C’est l’un des plus vieux problèmes de l’univers : Puisque la matière et l’antimatière s’annihilent au contact l’une de l’autre, et puisque les deux formes de matière existaient au moment du big bang, pourquoi y a-t-il un univers fait principalement de matière plutôt que rien du tout ? Où est passée toute l’antimatière ?
“Le fait que notre univers actuel soit dominé par la matière reste l’un des mystères les plus perplexes et les plus anciens de la physique moderne”, a déclaré dans un communiqué Yanou Cui, professeur de physique et d’astronomie à l’Université de Californie à Riverside. “Un déséquilibre ou une asymétrie subtile entre la matière et l’antimatière dans l’univers primitif est nécessaire pour obtenir la dominance actuelle de la matière, mais ne peut être réalisé dans le cadre connu de la physique fondamentale.”
Il existe des théories qui pourraient répondre à cette question, mais elles sont extrêmement difficiles à tester à l’aide d’expériences en laboratoire. Maintenant, dans un nouvel article publié jeudi dans le journal Physical Review Lettersle Dr Cui et son co-auteur, Zhong-Zhi Xianyu, professeur adjoint de physique à l’université de Tsinghua, en Chine, expliquent qu’ils ont peut-être trouvé un moyen de contourner le problème en utilisant la rémanence du big bang lui-même pour réaliser l’expérience.
La théorie que les docteurs Cui et Zhong-Zh voulaient explorer est connue sous le nom de leptogenèse, un processus impliquant la désintégration de particules qui pourrait avoir conduit à l’asymétrie entre la matière et l’antimatière dans l’univers primitif. En d’autres termes, l’asymétrie de certains types de particules élémentaires aux tout premiers instants du cosmos aurait pu se développer au fil du temps et des interactions entre particules pour devenir l’asymétrie entre matière et antimatière qui a rendu possible l’univers tel que nous le connaissons – et la vie.
“La leptogenèse est l’un des mécanismes les plus convaincants pour générer l’asymétrie matière-antimatière”, a déclaré le Dr Cui dans un communiqué. “Elle implique une nouvelle particule fondamentale, le neutrino droitier”.
Mais, a ajouté le Dr Cui, la production d’un neutrino droitier nécessiterait beaucoup plus d’énergie que celle qui peut être générée par les collisionneurs de particules sur Terre.
“Il est pratiquement impossible de tester la leptogenèse, car la masse du neutrino droitier est généralement de plusieurs ordres de grandeur hors de portée du collisionneur le plus puissant jamais construit, le Large Hadron Collider”, a-t-elle déclaré.
Le Dr Cui et ses co-auteurs ont compris que les scientifiques n’auraient peut-être pas besoin de construire un collisionneur de particules plus puissant, car les conditions qu’ils voudraient créer dans une telle expérience existaient déjà dans certaines parties de l’univers primitif. La période inflationniste, une époque d’expansion exponentielle du temps et de l’espace qui a duré quelques fractions de seconde après le big bang, …..
“L’inflation cosmique a fourni un environnement hautement énergétique, permettant la production de nouvelles particules lourdes ainsi que leurs interactions”, a déclaré le Dr Cui. “L’univers inflationniste s’est comporté comme un collisionneur cosmologique, sauf que l’énergie était jusqu’à 10 milliards de fois plus importante que n’importe quel collisionneur fabriqué par l’homme.”
De plus, les résultats de ces expériences naturelles de collision cosmologique peuvent être conservés aujourd’hui dans la distribution des galaxies, ainsi que dans le fond diffus cosmologique, la lueur du big bang dont les astrophysiciens ont tiré une grande partie de leur compréhension actuelle de l’évolution du cosmos.
“Plus précisément, nous démontrons que les conditions essentielles pour la génération de l’asymétrie, y compris les interactions et les masses du neutrino droitier, qui est l’acteur clé ici, peuvent laisser des empreintes distinctives dans les statistiques de la distribution spatiale des galaxies ou du fond diffus cosmologique et peuvent être mesurées avec précision”, a déclaré le Dr Cui, bien que la réalisation de ces mesures, a-t-elle ajouté, reste à faire. “Les observations astrophysiques prévues dans les années à venir peuvent potentiellement détecter de tels signaux et élucider l’origine cosmique de la matière.”
