Chapitre 10. L’antimatière

Parmi toutes les symétries qui apparaissent en physique, celle entre la matière et l’antimatière fut sans doute la plus révolutionnaire. L’antimatière est nécessaire pour maintenir la causalité dans un monde de matière relativiste et quantique.
La physique recherche les lois qui régissent le comportement de la matière mais elle ne peut les formuler sans postuler l’existence d’une antimatière formée d’antiparticules et sans décrire simultanément son comportement.
À chaque particule de matière (proton, électron, quark) nous savons qu’il faut associer une antiparticule d’antimatière (antiproton, antiélectron ou positron, antiquark…), soit un objet ayant la même masse et le même spin mais la charge électrique opposée. La couleur et la saveur, soit l’étrangeté, le charme, tous les nombres quantiques, qui caractérisent une particule vont aussi prendre des valeurs opposées pour l’antiparticule. Ces quantités sont globalement conservées quand on produit des particules nouvelles par interaction forte et électromagnétique de sorte que l’énergie peut librement se transformer en matière et antimatière. Matière et antimatière peuvent mutuellement s’annihiler sans changement des nombres quantiques correspondants. Les forces nucléaires et électromagnétiques, qui créent les structures présentes dans le monde, étant les mêmes pour les particules et les antiparticules, celles ci constituent de l’antimatière tout comme les particules constituent de la matière. La prédiction et la découverte de l’antimatière représentent assurément un des plus grands succès de la physique au cours du siècle passé…