Diapositive 1 - indico in2p3
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L’ANTIMATIERE 1) Définition 2) L’antimatière est notre ennemie 3) Où trouve-t-on l’antimatière ? 4) L’antimatière est notre amie 5) Mais où est passée l’antimatière ? CHAPITRE PREMIER : DEFINITIONS Matière (n.f) -Tout ce qui se touche, tout ce qui a corps et forme. -Ce dont une chose est faite. -Substance qui constitue les corps. -Discipline scolaire. -La matière est la substance qui compose tout corps ayant une réalité tangible (Wikipedia). Ex: - La matière noire… Dark Matters … Nemo extensio in longum, latum et profundum, substantiae corporea naturam constituit (Descartes). Ex: - Il y a matière à réfléxion… DEFINITIONS Mon point de départ : désigne l’ensemble des structures constituées de notre univers observable (gaz, liquide, solide …plasmas…). Je me réserve le droit de dire qu’un proton est de la matière. La matière, c’est beaucoup de vide. La matière est faite de particules (les quarks …et les électrons) qui ne pèsent presque rien, mais qui vont vite (cette énergie de vitesse fait l’essentiel de la masse). La masse est essentiellement concentrée dans le noyau de l’atome (99,95%). Plongeon(s) dans l’infiniment petit … DIMENSIONS … ET RESOLUTION … L’ATOME VU PAR SVENSON CE QUE VERRAIT UN MICROSCOPE ELECTRONIQUE CE QUE VERRAIT UN PHOTON DE LA LUMIERE S. Monteil L'Antimatière 5 Les constituants élémentaires LA MATIERE ORDINAIRE de la matière Les constituants élémentaires de de la la matière matière EN PLUS DES PARTICULES ELEMENTAIRES DE LA MATIERE ORDINAIRE, D’AUTRES ONT EXISTE PEU APRES LE BIG BANG. ON NE LES RENCONTRE AUJOURD’HUI QU’AUPRES DES GRANDS ACCELERATEURS DE PARTICULES ET DANS LES RAYONS COSMIQUES. PETITE HISTOIRE DE L’ANTIMATIERE Maxwell 1905 : Einstein 1926 : Schrödinger Électromagnétisme Relativité restreinte Mécanique Quantique électron relativiste avec spin 1929 : Dirac P.A.M DIRAC A ECRIT LA PROPAGATION D’UN ELECTRON RELATIVISTE AVEC DU SPIN CETTE EQUATION A DEUX SOLUTIONS: LA PREMIERE C’EST L’ELECTRON LA SECONDE, C’EST: UN ELECTRON D’ENERGIE NEGATIVE. RIEN ? UN PROTON ? PEU ELEGANT EN 1930, DIRAC INVENTE UN ELECTRON DE CHARGE POSITIVE. ET EN 1932, ANDERSON LE DECOUVRE DANS LES RAYONNEMENTS COSMIQUES S. Monteil L'Antimatière 9 L’ANTIMATIERE électron (-) (+) antiélectron proton (+) (-) antiproton neutron (0) (0) antineutron photon (0) (0) photon MEME MASSE, MEME DUREE DE VIE MAIS CHARGES OPPOSEES S. Monteil L'Antimatière 10 CHAPITRE DEUXIEME: L’ANTIMATIERE EST NOTRE ENNEMIE Fabrication de l’antimatière: Collision de particules donne de l’énergie et Cette énergie peut donner de la masse Création de matière et d’antimatière Par exemple [proton+proton] donne [proton +proton+ (proton +antiproton)] Une fois produite, un de ses premiers modes de discussion avec la matière est l’annihilation (matière + antimatière): conversion en énergie. (Electron + antiélectron) donne (2 photons) (Proton + antiproton) donne (plusieurs photons) S. Monteil L'Antimatière 11 CHAPTRE TROISIEME: OU TROUVE-T-ON L’ANTIMATIERE ? 1) DANS LES RAYONNEMENTS COSMIQUES 2) DANS CERTAINES DESINTEGRATIONS RADIOACTIVES 3) AU CERN, LE LABORATOIRE EUROPEEN POUR LA PHYSIQUE DES PARTICULES. S. Monteil L'Antimatière 12 OU TROUVE-T-ON L’ANTIMATIERE ? S. Monteil L'Antimatière 13 OU TROUVE-T-ON L’ANTIMATIERE ? B -U p LE CERN a mis des antiprotons en bouteille (dans un vide extrême) et en ralentissant et piégeant des antiélectrons, des antiatomes (antihydrogène) ont été produits et conservés un certain temps. -U S. Monteil L'Antimatière 14 CHAPITRE QUATRIEME: L’ANTIMATIERE EST NOTRE AMIE 1) IMAGERIE MEDICALE DE DIAGNOSTIC (TEP) 2) TRAITEMENT DES TUMEURS 3) SONDE DE L’INFINIMENT PETIT 4) L’ENERGIE: SCIENCE FICTION ? S. Monteil L'Antimatière 15 L’ANTIMATIERE EST NOTRE AMIE 1) IMAGERIE MEDICALE DE DIAGNOSTIC (TEP) LECTURE ECOUTE La lecture et l’écoute ne sollicitent pas les mêmes régions du cerveau S. Monteil L'Antimatière 16 L’ANTIMATIERE EST NOTRE AMIE 2) TRAITEMENT DES TUMEURS SOIGNER AVEC DES ANTIPROTONS PLUTOT QU’AVEC DES PROTONS: PRESENTE L’AVANTAGE QUE LA PLUS GRANDE PARTIE DE L’ENERGIE SE PERD DANS LA TUMEUR ET QUE LA LOCALISATION DE L’IMPACT EST RELATIVEMENT AISEE EN COURS D’ETUDE … S. Monteil L'Antimatière 17 L’ANTIMATIERE EST NOTRE AMIE 3) SONDE DE L’INFINIMENT PETIT ANTI ELECTRON S. Monteil ELECTRON L'Antimatière 18 L’ANTIMATIERE EST NOTRE AMIE 3) SONDE DE L’INFINIMENT PETIT S. Monteil L'Antimatière 19 L’ANTIMATIERE EST NOTRE AMIE 4) L’ENERGIE: SCIENCE FICTION ? Energie chimique (Combustion de l’hydrogène) Energie de fission (Centrales nucléaires) Energie de fusion (le projet ITER) Annihilation proton/antiproton S. Monteil L'Antimatière 1 30000 200000 30000000 20 L’ANTIMATIERE EST NOTRE AMIE 4) L’ENERGIE: SCIENCE FICTION ? Qu’en faire ? Les voyages interstellaires à la Star Trek : quelques microgrammes pourraient permettre un voyage jusqu’au centre de la galaxie mais au rythme actuel il faudrait 100 000 ans pour les produire. Des armes puissantes: quelques milligrammes fourniraient des armes terribles. Heureusement 100 000 000 d’années pour les produire. S. Monteil L'Antimatière 21 MAIS OU EST PASSEE L’ANTIMATIERE ? 1) DANS LES PHENOMENES MICROSCOPIQUES CREES SUR ACCELERATEURS, MATIERE ET ANTIMATIERE SONT PRODUITES EN EGALES QUANTITES. 2) AU DEBUT DE L’UNIVERS, CE DEVAIT ETRE PAREIL. 3) OR LA MATIERE L’A INCONTESTABLEMENT EMPORTE. 4) QUE S’EST-IL PASSE ? S. Monteil L'Antimatière 22 CHAPITRE CINQUIEME: MAIS OU EST PASSEE L’ANTIMATIERE ? Un léger déséquilibre matière / antimatière est suffisant à expliquer notre Univers 10,000,000,000 antiprotons ou antineutrons…pour 10,000,000,001 protons ou neutrons… LA REPONSE DE SAKHAROV • Le proton doit se désintégrer (on ne l’a toujours pas vu …) • La symétrie particule/antiparticule (CP) doit être violée OUI ! (Observation en 1964 et 2001) S. Monteil L'Antimatière 23 MAIS OU EST PASSEE L’ANTIMATIERE ? L’EXPERIENCE LHCb ETUDIERA A PARTIR DE 2008 PLUSIEURS MILLIARDS DE DESINTEGRATIONS DE PARTICULES ET D’ANTIPARTICULES BELLES ET ETRANGES S. Monteil L'Antimatière 25 CONCLUSIONS L’antimatière existe ! Elle est couramment produite et utilisée dans les grands centres de physique des particules. Elle nous a permis et nous permet encore de progresser dans notre compréhension de la nature. Elle est utilisée en médecine et en biologie pour l’imagerie et semble prometteuse dans le traitement des cancers. C’est une source d’énergie considérable qui pourrait autoriser des voyages spatiaux impossibles autrement. S. Monteil L'Antimatière 26 L’ANTIMATIERE 1) Définition 2) L’antimatière est notre ennemie 3) Où trouve-t-on l’antimatière ? 4) L’antimatière est notre amie 5) Mais où est passée l’antimatière ?
