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Il y a trop d’antimatière sur Terre, mais personne ne sait pourquoi

Crab Nebula. Crédits : NASA

Au milieu des rayons cosmiques à grande vitesse qui douchent continuellement notre planète se trouve une poignée de particules d’antimatière appelées positrons. Les astronomes pensaient jusqu’ici que ceux-ci nous provenaient de pulsars, mais une étude suggère que ce n’est finalement pas le cas.

Pourquoi y a-t-il trop de positrons (ou d’antiélectrons) sur Terre ? Difficile à savoir tant que nous ne saurons pas exactement où et comment ces particules sont fabriquées. En 2008, une sonde appelée PAMELA, qui étudiait les rayons cosmiques depuis son orbite autour de la Terre, avait effectivement détecté plus de positrons que ce que les théories ne le suggéraient. Certains avaient alors incriminé les pulsars, ces étoiles à neutrons qui canalisent les particules chargées en un faisceau avec leurs champs magnétiques super-puissants.

Ce faisceau décrit un cercle autour de l’étoile qui tourne sur elle-même à des vitesses folles. Vue de la Terre, l’étoile donne ainsi l’impression de « pulser », un peu comme un phare. Lorsque ce faisceau se transforme en poussières et gaz environnants, il agit alors comme un accélérateur de particules géant, brisant des particules et produisant ainsi de la matière nouvelle. Au milieu de ce carnage peuvent alors émerger des particules d’antimatière, qui se retrouvent alors emportées sur les ondes de choc produites par les collisions. Du moins, c’est ce que les théories prédisent. Ainsi, les pulsars se présentaient comme de parfaits coupables pouvant expliquer l’excès d’antimatière enregistré sur notre planète.

Pour tenter d’en savoir plus, et tester l’hypothèse selon laquelle cet excès d’antimatière pourrait avoir être fouetté par des pulsars, une équipe de chercheurs a récemment analysé les mesures de l’Observatoire de haute altitude de Tchérenkov (HAWC), au Mexique. Quelques objets, situés à seulement quelques centaines d’années-lumière ont alors été étudiés. « Les détecteurs de l’observatoire HAWC ont enregistré les rayonnements gamma émis, entre autres, par une certaine population d’électrons produits par des pulsars », explique le physicien Francisco Salesa Greus de l’Académie polonaise des sciences de Cracovie qui a participé à l’étude. « La question fondamentale était : y a-t-il assez de ces électrons pour produire le bon nombre de positons ? ». La réponse était non.

Après 17 mois passés à collecter des données et à les analyser en profondeur, les chercheurs ont en effet découvert que les pulsars étaient responsables d’une certaine quantité de positrons à très haute énergie, mais ce chiffre était encore trop faible et ne correspond pas aux quantités enregistrées. Il doit donc y avoir autre chose, une autre source. Selon les scientifiques, l’une de ces sources pourrait être la désintégration de particules massives de matière noire. L’idée est tentante, d’autant plus que cela nous permettrait de faire la lumière sur cette matière qui constitue le quart de la masse de l’Univers. En attendant, le mystère demeure.

Vous retrouverez tous les détails de cette étude dans la revue Science.

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