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Reflet de la Voie lactée

Symétrie CPT, le retour de l'univers-miroir ?

58 min
À retrouver dans l'émission

Où est passée l’antimatière dans l’univers ? Comment les physiciens étudient-ils ce déséquilibre ? Qu’est ce que la symétrie dite C,P, T et comment se révèle-t-elle dans le modèle standard de la physique des particules? Qu’est ce que la violation de cette symétrie et que traduit-elle physiquement?

Reflet de la Voie lactée
Reflet de la Voie lactée Crédits : Narathip Ruksa - Getty

Le modèle standard de la physique des particules est robuste. Depuis la découverte du boson de Higgs, il est qui plus est complet : toutes les cases sont cochées, et jusqu’à preuve du contraire, il résiste à toutes les tentatives expérimentales de le mettre à mal. Oui mais voilà, il reste pourtant quelques problèmes de taille, au rang desquels la dissymétrie très prononcée entre matière et antimatière. Si à chaque particule de matière correspond une antiparticule, où sont donc passées toutes ces antiparticules que l’on observe que de façon extrêmement rare dans notre univers ? Une hypothèse a récemment ressurgi : et si le Big Bang avait produit, en même temps que notre univers, un anti-univers qui remonte le temps ?

Symétrie CPT, le retour de l’univers miroir ? C’est le programme bancal qui est le nôtre pour l’heure qui vient. Bienvenue dans La Méthode scientifique.

Et pour nous expliquer ce qu’est cette symétrie CPT, et en quoi sa violation ou non a fait réapparaître cette théorie, encore très fragile, de l’univers miroir, nous avons le plaisir de recevoir aujourd’hui Pascal David, maître de conférences en physique à l’université Paris-Diderot et Marc Lachièze-Rey, directeur de recherche CNRS au laboratoire Astroparticule et Cosmologie à l’université Paris Diderot.

Repères

  • Notre univers est dominé par la matière. Or, selon le modèle du Big Bang, matière et antimatière ont été produites en quantité égale dans les temps primordiaux. Cette asymétrie énorme entre matière et antimatière s’explique en partie par la violation de la symétrie dite C, P et T, pour Charge Particule et Temps, paramètres associés aux particules.
  • Théoriquement, l’antimatière a été prédite en 1928 par le physicien britannique Paul Dirac, en postulant l’existence d’une particule miroir de l’électron, de charge opposée : le positron, antiparticule de l'électron. Expérimentalement, cette antiparticule a été mise en évidence en 1932 par Carl Anderson, physicien américain et Prix Nobel 1936.
  • Depuis sa confirmation expérimentale en 1964, la violation de la symétrie CP constitue un domaine fondamental de recherche en physique des particules. Elle revêt un intérêt cosmologique puisqu’elle est une des composantes nécessaires pour expliquer l’asymétrie matière-antimatière que l’on observe dans l’univers.
  • Le modèle standard prédit pourtant l’existence d’une violation de CP, mais en bien trop faible ampleur par rapport à ce qui est observé. Parmi les grandes expériences en cours pour comprendre la domination de la matière sur l'antimatière, celle du LHCb au Cern, qui traque de nouvelles sources de violations de CP.
  • Un nouveau modèle cosmologique vient d'être proposé par une équipe de physiciens du Perimeter Institute for Theoretical Physics, au Canada, dirigée par Neil Turok : l'existence d'un Univers miroir au nôtre peuplé d'antimatière et remontant le temps. Alors notre univers pourrait être le reflet d’un univers d’antimatière s’étendant au-delà du Big Bang, un anti-univers couplé au nôtre. Le modèle, bien que séduisant théoriquement, doit se soumettre à l’épreuve des expériences. 

Le reportage du jour

Que peut apporter l’expérience du LHCb du Cern dans l’énigme de l'asymétrie matière antimatière dans l’univers ? La violation de CP est un élément bien trop insuffisant pour expliquer ce déséquilibre. Reportage au LAL d’Orsay avec Marie-Hélène Schune qui travaille sur les données produites par l’expérience pour rechercher d’autres sources de violations CP. Par Céline Loozen :

Écouter
8 min
LA_METHODE_SCIENTIFIQUE - Reportage Céline Loozen/ "expériences sur la violation CP" avec Marie-Hélène Schune du LAL, Université Orsay

Le fil de l'émission

A retrouver aussi sur le compte Twitter de La Méthode scientifique

Pour en savoir plus

Les références musicales

Le titre du jour : "Splittting the atom" par Massive Attack

Le générique de début : "Music to watch space girls by", par Leonard Nimoy

Le générique de fin : "Says" par Nils Frahm

Intervenants
  • Maître de conférences en physique à l'université Paris-Diderot
  • directeur de recherche au CNRS au laboratoire Astroparticule et Cosmologie
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