En 1928, le physicien britannique Paul Dirac formulait une équation combinant la théorie quantique et la relativité restreinte pour décrire le comportement d’un électron se déplaçant à une vitesse relativiste. Cette équation – qui valut à Dirac le prix Nobel de physique en 1933 – posait un problème : tout comme l’équation x2 = 4 peut avoir deux solutions (x = 2 ou x = −2), l’équation de Dirac était vérifiée pour deux valeurs : un électron d’énergie positive et un électron d’énergie négative. Or la physique classique, tout comme le bon sens, voulait que l’énergie d’une particule ait toujours une valeur positive.
Dirac en tira la conclusion que, à chaque particule de matière correspond une antiparticule, tout à fait semblable, mais de charge opposée. Pour l’électron, par exemple, il devait y avoir un « anti-électron » (ou « positon »), identique en tous points à l’électron, mais de charge électrique positive. Cette idée ouvrait la voie à l’éventualité de galaxies et d’univers entièrement constitués d’antimatière.
Mais lorsque la matière et l’antimatière entrent en contact, elles s’annihilent et disparaissent dans une bouffée d’énergie. Or le Big Bang devrait avoir créé matière et antimatière en quantités égales. Alors, pourquoi y a-t-il bien plus de matière que d’antimatière dans l’Univers ?
Au CERN, les scientifiques fabriquent de l’antimatière pour la soumettre à des expériences. Tout commence dans le Décélérateur d’antiprotons, qui ralentit des antiprotons pour que les scientifiques puissent étudier leurs propriétés.
At CERN, physicists make antimatter to study in experiments. The starting point is the Antiproton Decelerator, which slows down antiprotons so that physicists can investigate their properties