Mise à jour 21 Décembre 2024.
CONFÉRENCE MENSUELLE
De Roland LEHOUCQ astrophysicien CEA
« ANTI MATIÈRE ENTRE FICTION ET RÉALITÉ
»
Organisée par la SAF
En présence du public et en vidéo (direct) sur canal YouTube SAF
Le Mercredi 11 Décembre 2024 à 19H00
Photos : TM et JPM, pour l'ambiance. (Les photos avec plus de résolution peuvent
m'être demandées directement)
Les photos des slides sont de la présentation de l'auteur. Voir les crédits des
autres photos si nécessaire
La présentation est disponible sur
ma liaison ftp ,
Rentrer le mot de passe, puis aller à CONFÉRENCES SAF ensuite SAISON 2024/2025 ;
Elle s’appelle : Lehoucq-SAF-Antim-dec2024.pdf
Ceux qui n'ont pas les mots de passe doivent aussi me
contacter avant..
La vidéo de la réunion est accessible à cet URL :
https://youtu.be/-IkZQHZRFzA?list=PL78ug7UrzPF1w8Tv32bQsZtE1Q5Tz7nBP
Tous les autres enregistrements des conférences mensuelles sont accessibles sur
la playlist des conférences mensuelles
d’Astronomie de notre chaine YouTube SAF.
Nous étions approx 130 dans la salle et 129 à distance sur YouTube.
Nous avons changé d’amphi, c’est le JB Say qui nous avait été attribué, et il y
a eu quelques problèmes de fléchage manquant, nous en sommes désolés. Cela n’a
pas empêché la salle d’être très pleine comme on le voit sur la photo.
Roland Lehoucq est astrophysicien au CEA Saclay, il est agrégé de Physique et
ancien élève de Normale Sup ; sa spécialité est la topologie cosmique, mais
c'est aussi un grand amateur de Science-Fiction devant l'éternel et un grand
vulgarisateur.
Résumé de l’auteur : L'existence de l'antimatière fut prédite en 1928 par Paul
Dirac.
Quatre ans an plus tard, Carl Anderson la détectait pour la première fois dans
le rayonnement cosmique.
Au cœur de questions fondamentales, aussi mystérieuse et dangereuse que les
trous noirs, capable de détruire toute matière ou de propulser des vaisseaux à
des vitesses vertigineuses, l’antimatière occupe bien sûr une place de choix
dans la science-fiction.
Entre réalité et fiction, faisons un petit tour de l'autre côté du miroir !
LA DÉCOUVERTE DE L’ANTI-MATIÈRE.
Un peu d’histoire :
C'est le physicien britannique Paul
Dirac, qui le premier a introduit une particule fantôme en 1930,
l'antiélectron (positron) afin de respecter une symétrie dans ses équations.
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.
Dirac en déduisit que chaque particule de matière possédait son anti dans le
monde de l'antimatière, elle lui est semblable mais possède une charge
électrique opposée.
À l’époque de Dirac, cette antiparticule (positron) n’était pas découverte, cela
ne viendra qu’un peu plus tard par Anderson
en 1932 à l’aide d’une chambre à brouillard.
Ces anti électrons étaient produits par des collisions de rayons cosmiques au
niveau de notre atmosphère. Ils vont s’appeler « positrons ».
Et c’est en 1934 que l’on commence à utiliser ce nom de positron dans un ouvrage
de science-fiction représenté ci-contre.
Une particule chargée, comme un électron, laissait une trace de gouttelettes
d’eau dépendant de sa charge et du champ magnétique appliqué. Certaines
particules avaient une trajectoire courbée en sens inverse, donc une charge
opposée. On calcule sa masse, elle est bien plus faible qu’un proton, c’est le
positron.
Particules et anti particules s’annihilent dans une grande explosion quand elles
rentrent en contact. (Formule d’Einstein)
En ce qui concerne les électrons et les positrons, ils s’annihilent en émettant
deux photons de 511 keV chacun, l’énergie étant liée au rayon de courbure les
particules dans la chambre.
Donc on aura un problème de stockage si on arrive à fabriquer de l’antimatière !
Sur Terre il y a une autre source d’antimatière autre que les cosmiques ; la
radioactivité béta.
Quant au terme antimatière il fut introduit pour la première fois en 1896 mais
plutôt dans le sens d’anti-gravitation.
En 1935 Vladimir Rojansky crée le terme de matière « contraterrenne »,
mais pas encore d’antimatière au sens où nous l’entendons.
La science-fiction s’en empare avec de nombreux ouvrages. La rencontre entre
électrons et positrons enflamme l’imagination grâce à la célèbre formule
d’Einstein, E=mc2
1993, chambre à bulles au CERN ou au FermiLab, on détecte des collisions de
particules qui laissent des traces dans la chambre, comme on voit sur la diapo
ci-contre.
On remarque dans le partie inférieure la collision d’un rayon cosmique avec le
milieu et la création d’un positron.
Celui-ci s’annihile ensuite avec un électron puis plus loin donne naissance à un
gamma (invisible dans la chambre) qui se décompose en une paire
électron/positron.
OÙ SE TROUVE CETTE MATIÈRE « CONTRATERRENNE » ?
Dirac imagine qu’il pourrait exister des « anti » étoiles faites de cette
matière. Certains pensent aussi à des météorites de matière contraterrenne.
De plus en plus d’ouvrages de SF utilisent cette notion de ce qui va s’appeler
antimatière. (voir la vidéo).
Et c’est en 1957 qu’apparait lors d’un film (The giant claw) le terme
antimatière. La découverte de l’antiproton en 1955 a certainement aidé.
La quête de l’antimatière se poursuit.
ATTEINDRE LES ÉTOILES AVEC DE L’ANTIMATIÈRE ?
Pour aller plus vite, on éjecte de l’antimatière.
La vitesse finale de la fusée : voir formule de Tsiolkovski dans la diapo.
u/c où u est la vitesse d’éjection
Pour aller vite il faut surtout avoir une vitesse d’éjection la plus forte.
Le tableau indique les différents u/c.
Epsilon est la fraction d’énergie de masse extraite pour la propulsion.
On pourrait atteindre avec l’antimatière ainsi jusqu’à 80% de c !
Application : le vaisseau
Venture Star du film Avatar. On voit les
détails
sur cette image.
En 59 mois il parcourt 4,37 al dans le scénario, soit 2/3 de c en moyenne.
Les calculs présentés par Roland impliquent qu’obligatoirement le vaisseau
fonctionne à l’antimatière.
En pratique, on passe en revue les différentes possibilités pour y arriver.
Protons et anti protons s’annihilent en donnant une partie en chaleur à évacuer
et en créant des paires de pions à guider pendant 70 ns et se transforment en
muons vers l’échappement sur une longueur de…1850 m comme l’a calculé notre
conférencier, voir explications dans la vidéo.
Vitesse d’éjection : 1/3 c approx 100.000 km/s.
Et comme le dit le conférencier ; c’est un vaisseau pas facile à faire !!!!!
En conclusion, Roland Lehoucq avec dans le fond le célèbre cartoon de Sydney
Harris sur matter/antimatter.
POUR ALLER PLUS LOIN :
Mais où est donc passée l’antimatière ? :
CR de la conférence SAF de MH Schune du 14 Oct 2015
L’asymétrie matière-antimatière : CR de la
conférence de G Chardin à la SAF le 20 nov 2010
Bon ciel à tous
Prochaine conférence SAF. : le mercredi 18 Janvier 2025
(CNAM) 19 H
avec
Antonin WARGNIER Astrophysicien
LESIA
sur « LA
MISSION MMX/IDEFIX VERS PHOBOS »
Réservation comme d’habitude à
partir du 12 Dec 9h00 ou à la SAF directement.
Transmission en direct sur le canal YouTube de la SAF :
https://www.youtube.com/channel/UCD6H5ugytjb0FM9CGLUn0Xw/feautured
Bon ciel à tous !
Jean Pierre
Martin
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