Pourquoi la matière et non l'antimatière?

[dharkan]

Bonjours,

 

une question me viens à la tête pendant que j'étais occupé à programmer.

Au tout premier instant de l'univers, matière et antimatière sont apparemment produite en même quantité. Alors pourquoi la "nature" à choisit la matière plutôt que l'antimatière ? Ne me dîtes quand même pas qu'il s'agit d'une infime variation de quantité de l'une ou l'autre ?

[bb98]

Bonjour

 

Une légère violation de la symétrie CP.

 

Lire, par exemple :

https://fr.wikipedia.org/wiki/Sym%C3%A9trie_CP

 

Bonne lecture

[Jean-Baptiste_Paris]

Ne me dîtes quand même pas qu'il s'agit d'une infime variation de quantité de l'une ou l'autre ?

 

Et pourquoi pas ?

 

Ca semble être la raison la plus logique, et d'ailleurs le modèle le plus accepté aujourd'hui.

 

Cette disproportion est estimée à moins de 1 milliardième.

 

jb

[Bofix]

Et si une matière (celle ci, ou une autre) avait la propriété inverse à la gravité ?

Elle ne serait certainement pas détectable, et chaque tentative de s'en approcher l'éloignerai encore plus.. et cette matière se retrouverai isoler de tout non ?

[bb98]

Et si une matière (celle ci, ou une autre) avait la propriété inverse à la gravité ?

Elle ne serait certainement pas détectable, et chaque tentative de s'en approcher l'éloignerai encore plus.. et cette matière se retrouverai isoler de tout non ?

 

Bonjour

 

On peut lire des papiers comme :

 

http://arxiv.org/ftp/gr-qc/papers/0602/0602041.pdf

 

Des expériences délicates sont en cours pour valider, ou invalider, de telles pistes.

 

Bonnes lectures

[EPurSiMuove]

Effectivement il n'y aurait eu qu'un milliardième de différence entre les deux... Le hasard?

Quoi qu'il en soit, on en sait très peu de choses.

Mais s'il n'y avait eu que de l'antimatière, cela aurait-il changé quelque chose? Les charges + seraient devenues des -, et vice-versa.

Ces théories sont tellement vertigineuses que l'ont se demande alors pourquoi on est là! 1/1 000 000 000 de différence! Malgré cette proportion infime, on est là aujourd'hui pour en discuter!

Mais d'où vient cette préférence de la nature?

[Fred_76]

On est là parce que bien des choses se sont passées. Pour commencer serais-je là si la sage femme avait attendu ce foutu gynécologue à ma naissance ? Serais-je là si la super copine de mon père n'était pas devenue sa femme - et ma mère ? Serais-je là si mon grand père avait posé son pied 30 cm plus loin - sur la mine qui a fait exploser son camarade militaire qui le suivait... Serions nous là si le vénérable Gorg le Brutal n'avait pas été renversé par son comparse homosapiens Gnarf le Jeune... et si les dinosaures avaient baissé la tête pour éviter la météorite... et si Theia n'avait pas percuté la ProtoTerre... et et ... et pi zut quoi !

Modifié 31 août 2016 par Fred_76

[EPurSiMuove]

Ouais... mais je voulais faire mon Hubert Reeves émerveillé

Modifié 31 août 2016 par EPurSiMuove

[Bofix]

@bb98

Merci pour le lien qui est intéressant, mais un peu trop pointu pour moi

 

@Fred_76

??

Quelle réponse sympa, si joyeuse, pleine de vie, et qui invite tellement à la discussion !

 

C'est vrai, à quoi bon se poser des questions dans la vie ? A quoi sa sert ? L'homme a certainement trouvé le feu en consultant Wikipédia .

 

En plus, quelle idée de le faire sur un forum ! Après ça va déclencher une discussion, faire des pages etc ... Bref, le bordel quoi !

[Fred_76]

Ce que je voulais dire c'est que le "1 milliardième" faisant pencher la balance du côté de la matière n'était qu'un des innombrables éléments qui nous ont conduit à vivre. Hubert Reeves a très poétiquement illustré cela avec l'effet papillon : ce qui arrive en ce moment est la résultante de plein de petites et grandes choses qui se sont passées. JM Bigard a aussi fait un sketch bien moins poétique sur le sujet mais tout aussi parlant.

 

Donc nous sommes là et on discute ! Pourquoi nous sommes là : et bien justement parce que le 1 milliardième, parce que Théia a été percutée, parce que les dinosaures ont disparu, parce que le vénérable Gorg le Brutal a été renversé par son comparse homosapiens Gnarf le Jeune... Mais vouloir dire "où serions nous" si un seul de ces évènements n'avait pas eu lieu est vide de sens : on n'en sait rien ! Ce n'est que mon avis.

 

Ce sujet étant destiné à discuter de la matière et l'anti-matière, ce n'est pas ici qu'il faut débattre sur la question de la vie, de l'Univers, du reste...

 

 

... dont la réponse est par ailleurs connue de façon certaine !

[Jean-Baptiste_Paris]

Effectivement il n'y aurait eu qu'un milliardième de différence entre les deux... Le hasard?

(...)

Malgré cette proportion infime, on est là aujourd'hui pour en discuter!

Mais d'où vient cette préférence de la nature?

 

En fait il n'est pas du tout certain que si l'anti-matière avait été prédominante, nous ne serions pas là... nous serions peut-être là sous la même forme mais composés d'anti-matière.

 

Sur les notions de hasard ou de préférence, on peut constater à notre échelle que si la symétrie est présente, elle n'est que rarement "parfaite" (un flocon de neige par exemple). Il existe le plus souvent des asymétries très légères qui font qu'au final la symétrie n'est pas respectée.

 

On constate également des "directions privilégiées" dans les asymétries du vivant (dans les brins d'ADN, les coquilles d'escargot, etc.). Pour les molécules, la notion de "chiralité" existe également : certaines orientations sont privilégiées et se retrouvent plus souvent que d'autres.

 

Le parallèle entre ces symétries et le concept de "symétrie" en mécanique quantique n'est bien sûr pas pertinent, car on ne parle pas strictement de la même chose, mais il n'est pas interdit de penser que certaines orientations sont "privilégiées" à l'échelle des particules (dans le sens où elles ne résultent pas seulement du hasard statistique). C'est à ce stade qu'on évoque l'invariance CPT évoquée plus haut.

 

jb

[bongibong]

Au tout premier instant de l'univers, matière et antimatière sont apparemment produite en même quantité. Alors pourquoi la "nature" à choisit la matière plutôt que l'antimatière ? Ne me dîtes quand même pas qu'il s'agit d'une infime variation de quantité de l'une ou l'autre ?

Effectivement, quand on regarde l'univers visible, il n'y a pas d'antimatière, pour preuve, dans les particules de rayon cosmique, il y a certes de ci de là quelques anti protons, mais jamais de noyaux plus compliqués (pas d'anti deutéron, ni de particule anti alpha).

Donc dans notre environnement proche, c'est de la matière. Y a-t-il des régions d'anti matière ? Et bien... à la frontière, il devrait y avoir des zones d'annihilation, facilement détectées, puisque la signature est caractéristique : rayons gamma, à 1.022 MeV pour l'annihilation d'électrons et positrons, ou 2x938 MeV pour protons et anti protons.

 

Comme dans la nature, à chaque quantité de matière produite, la même quantité d'antimatière est produite, on pourrait se demander si la matière que l'on voit là, n'était pas déjà là à l'origine, ou bien il y a des phénomènes d'asymétrie matière-antimatière qui aurait privilégié plutôt l'un que l'autre.

 

Dans la nature, comme l'a dit BB98, il y a la violation de CP (par l'interaction faible) qui semble indiquer que la nature a choisi la deuxième voie. Sauf que pour le moment cette violation est observée qu'avec les quarks étranges (Kaon neutre notamment, à longue durée de vie et à courte durée de vie qui est un mélange de Kaon et Kaon bar). Sauf que cette violation est très inférieure aux taux attendus : 1 sur un milliard (qui est grosso modo le ratio entre le nombre de baryon et le nombre de photons fossiles).

 

C'est pourquoi le LHC va étudier la violation de CP avec les quarks b (expérience LHCb).

 

Il faut également noter que dans la plupart des modèles d'unificati

on électro-nucléaire (GUT pour les intimes), on prévoit un mariage entre quarks et leptons (en fait c'est plus compliqué que ça, ce serait les quarks droitiers, qui seraient appariés avec des anti leptons droitiers). Cela pourrait expliquer pourquoi le proton a exactement la même charge que l'électron (au signe près).

 

Qu'est-ce qu'il en est aujourd'hui ? Et bien... l'unification basée sur SU(5) (un groupe de Lie) prédit l'instabilité du proton (quelque chose comme 10^31 années), et les expériences telles que Superkamiokandé etc... (qui à l'origine était pour la détection de ce genre d'événements, mais qui fait maintenant des neutrinos) n'ont rien détecté, la durée de vie serait d'au moins 10^33 années. Restent d'autres modèles SO(10) etc... ou technicolor (quarks et leptons seraient non élémentaires) etc...

 

Pour un cours d'introduction :

http://feynman.phy.ulaval.ca/marleau/intl/fr/marleau_ppnotes.pdf

Et si une matière (celle ci, ou une autre) avait la propriété inverse à la gravité ?[/Quote]C'est par exemple l'expérience Aegis du CERN qui voudrait tester à quelle accélération chuterait un atome d'anti hydrogène. (comme l'indique le lien arxiv mentionné plus haut).

Elle ne serait certainement pas détectable, et chaque tentative de s'en approcher l'éloignerai encore plus.. et cette matière se retrouverai isoler de tout non ?

Et pourquoi ça ne serait pas détectable ? Puisque l'antimatière est chargée, elle émet de la lumière et tout ce que tu veux.

[Bofix]

Merci pour les précisions

Concernant le "petit" pdf (plus de 400pages quand meme ) . Je vais prendre le tmps pour le lire et comprendre .

Et pourquoi ça ne serait pas détectable ? Puisque l'antimatière est chargée, elle émet de la lumière et tout ce que tu veux.

J'avais imaginé quelle repousserai la lumière qui essaierai de l'atteindre, j'avais pas pensé qu'elle pouvait en émettre

[EPurSiMuove]

Merci pour les précisions

Concernant le "petit" pdf (plus de 400pages quand meme ) . Je vais prendre le tmps pour le lire et comprendre .

 

J'avais imaginé quelle repousserai la lumière qui essaierai de l'atteindre, j'avais pas pensé qu'elle pouvait en émettre

Je sais pas si ça a été dit , mais quand une particule de matière de matière en rencontre une d'antimatière, elles s'annihilent et cela émet de la lumière.

J'ai justement commencé le livre de Stephen Hawking "une brève histoire du temps", plutôt clair, et j'en suis arrivé au moment où il parle de matière et d'antimatière, et je crois même qu'il émet l'hypothèse d'une préférence de la nature en quelques sortes, pour la matière. Cela me rappelle quelque chose de ce type avec deux types de sucre présents dans la nature, quasi-identiques, et l'un a été préféré à l'autre. Question d'agencement des molécules. Il y a quelque chose de ressemblent dans l'histoire de la matière et de l'antimatière si je me souviens bien, et quelques histoires de GUT ou de spin, je sais plus, faut que je relise ce passage

Après je suis pas un pro dans ce domaine...

[bongibong]

Concernant le "petit" pdf (plus de 400pages quand meme )

Euh... je pense pas avoir dit "petit pdf", mais plutôt "cours d'introduction"

Cela me rappelle quelque chose de ce type avec deux types de sucre présents dans la nature, quasi-identiques, et l'un a été préféré à l'autre.

Je pense que c'est dans ton cours de chimie organique, quand tu as appris la chiralité, les molécules avec carbone asymétrique, ils sont optiquement actifs : levogyre ou dextogyre.

Effectivement, tu as des énantiomères, mais la nature a choisi une version plutôt qu'une autre. (le R ou le S)

Question d'agencement des molécules. Il y a quelque chose de ressemblent dans l'histoire de la matière et de l'antimatière si je me souviens bien, et quelques histoires de GUT ou de spin, je sais plus, faut que je relise ce passage

Après je suis pas un pro dans ce domaine...

Je pense que c'est de l'hélicité ou de l'isospin, ou de l'hypercharge etc...

[olivdeso]

Effectivement, quand on regarde l'univers visible, il n'y a pas d'antimatière, pour preuve, dans les particules de rayon cosmique, il y a certes de ci de là quelques anti protons, mais jamais de noyaux plus compliqués (pas d'anti deutéron, ni de particule anti alpha).

Donc dans notre environnement proche, c'est de la matière. Y a-t-il des régions d'anti matière ? Et bien... à la frontière, il devrait y avoir des zones d'annihilation, facilement détectées, puisque la signature est caractéristique : rayons gamma, à 1.022 MeV pour l'annihilation d'électrons et positrons, ou 2x938 MeV pour protons et anti protons.

 

Sauf si cette frontière est derrière l'horizon des évènements des trou noirs.

 

Qu'est ce qui empècherait que les trous noirs massifs au centre des galaxies soient en fait principalement de l'antimatière écroulée sur elle même.

[bongibong]

Sauf si cette frontière est derrière l'horizon des évènements des trou noirs.

 

Qu'est ce qui empècherait que les trous noirs massifs au centre des galaxies soient en fait principalement de l'antimatière écroulée sur elle même.

Et bien dans ce cas il te faut un scénario pour expliquer pourquoi l'antimatière s'est rassemblée en premier pour s'effondrer en trou noir et pas la matière ordinaire. Peut-être un comportement différent de l'antimatière vis-à-vis de la gravitation ?

 

Sauf que ces trous noirs supermassifs se sont formés dans le premier milliard d'années. Il faut expliquer pourquoi elle ne s'est pas annihilée avec la matière.

[Dom de Savoie]

Bonjour,

 

Bonjours,

 

une question me viens à la tête pendant que j'étais occupé à programmer.

Au tout premier instant de l'univers, matière et antimatière sont apparemment produite en même quantité. Alors pourquoi la "nature" à choisit la matière plutôt que l'antimatière ? Ne me dîtes quand même pas qu'il s'agit d'une infime variation de quantité de l'une ou l'autre ?

 

C'est l'une des questions fondamentales qui se posent en physique des particules et en cosmologie. S'il n'y avait pas eu une infime différence entre matière et anti-matière juste après le big-bang, les deux composantes auraient passé leur temps à s'annihiler et l'univers serait dominé par le rayonnement. L’asymétrie matière / anti-matière est la clé de la baryogenèse c'est à dire de la création des particules lourdes comme les protons et les neutrons qui sont les briques de base de la matière qui nous entoure.

 

En 1967, Andreï Sakharov a établi qu'il fallait que 3 conditions soient réunies pour que la baryogenèse ait lieu :

1. 
   
2. Que la physique ne soit pas invariante sous l'action des symétries C (inversion de la charge) et CP (produit de C par la symétrie miroir).
   
3. Que le nombre baryons ne soit pas une quantité conservée, c'est à dire que dans une réaction le nombre de baryons dans l'état final puisse différer du nombre de baryons dans l'état initial.
   
4. Que tout cela se produise hors équilibre
   

 

De toutes ses propriétés, la plus intrigante s'est révélée être la violation du produit des symétries C et P qui semblait pourtant bien établie. La violation de CP n'a été observée que pour les Kaons neutres (particules composées de (anti)quarks s et d) en 1964 (prix Nobel 1980) et pour les mésons "Beaux" (composés de (anti)quarks b et d) en 2001 (expériences BaBar et Belle). En 2013 l'expérience LHCb a également mis en évidence la violation de CP pour les mésons Bs ((anti)quarks b et s)

 

Le mécanisme de violation de CP mesuré sur les K et les B apparaît naturellement pour 3 générations de quarks lorsque les états physiques de masse sont différents des états physiques intervenant dans l'interaction faible (aussi appelés "états de saveurs"), on peut alors décrire les transitions entre les différents quarks avec une matrice de mélange appelée matrice de Cabbibo, Kobayashi et Maskawa (CKM) qui peut-être écrite sous une forme faisant apparaître une phase complexe (au sens des nombres complexes). Cette phase, si elle est non nulle, est la source de la violation de CP dans le système des quarks.

 

Les mesures sur les K et les B montrent que ce mécanisme de violation de CP existe bien mais est tout petit et ne suffit pas à expliquer la baryogenèse dans l'univers.

 

Il se pourrait que la clé se trouve du côté des neutrinos qui existent aussi sous trois états de saveurs différents des états de masse et qui peuvent aussi être représentés par une matrice exhibant un terme de violation de CP (matrice Pontecovo-Maki-Nakagawa-Sakata). Très récemment l'expérience T2K a annoncé avoir des indications pour une violation de CP dans le secteur des neutrinos (voir: http://www.ca-se-passe-la-haut.fr/2016/08/les-neutrinos-donnent-un-indice-sur-le.html)

 

Le mécanisme conduisant à une baryogenèse à partir de la violation de CP dans les neutrinos est assez complexe et m’entraînerait un peu loin, mais je peux essayer de développer s'il y a un intérêt sur le forum. Mon sentiment est que c'est probablement du côté des neutrinos que sortiront les prochaines grosses avancées dans le domaine de la physique des particules.

 

J'ai bien conscience que ses explications sont difficiles à comprendre, n'hésitez pas à poser des questions, je ferai de mon mieux pour y répondre.

 

Dominique

[olivdeso]

Et bien dans ce cas il te faut un scénario pour expliquer pourquoi l'antimatière s'est rassemblée en premier pour s'effondrer en trou noir et pas la matière ordinaire. Peut-être un comportement différent de l'antimatière vis-à-vis de la gravitation ?

 

Sauf que ces trous noirs supermassifs se sont formés dans le premier milliard d'années. Il faut expliquer pourquoi elle ne s'est pas annihilée avec la matière.

 

 

Oui, c'est ce que je me disais aussi, un comportement différent vis à vis de la gravitation pourrait l'expliquer.

 

Ou alors un lien avec "l'energie sombre" responsable de l'expansion de l'univers contenant la matière, alors que l'anti matière ne serait pas liée à une expansion, mais plutôt une contraction qui pourrait expliquer une séparation rapide des 2 les empêchant de s'hanihiler ?

 

à vrai dire je ne vois pas d'autre endroit dans l'univers "connu", à part les trous noirs, où pourrait se cacher actuellement de l'antimatière...comme tu dis, on le verrait.

 

edit : on pourrait faire la preuve par l'absurde : si la matière et l'anti matière ne s'étaient pas séparées précocément, elles se seraient anihilées et on en serait probablement pas là. Ou encore si la matière et l'antimatière s'attiraient de façon gravitationnelle sans autre force/déplacement elles se seraient anhihilées depuis longtemps.

Bref il y a forcément une forme de répulsion entre matière et antimatière qui doit fonctionner à longue distance.

Modifié 3 septembre 2016 par olivdeso