La collision de neutrons à des vitesses proches de la lumière révèle des mystères fascinants de l’univers.
En explorant les symétries fondamentales et les modèles étendus, de nouvelles perspectives émergent pour comprendre l’asymétrie matière-antimatière, potentiellement détectable par des empreintes gravitationnelles laissées depuis le Big Bang.
Collision de neutrons : une cascade de particules
Lorsque deux neutrons entrent en collision à des vitesses proches de celle de la lumière, ils génèrent une cascade de particules, incluant protons, électrons et neutrinos.
Bien que le nombre et le type exacts de particules produites soient imprévisibles, la charge totale reste nulle, car la charge est une quantité conservée.
Cette conservation découle du fait que les neutrons initiaux ont une charge totale de zéro.
Ces collisions sont cruciales pour l’étude des symétries fondamentales en physique des particules, telles que la charge, la parité et le temps.
Ces symétries, combinées, exigent une symétrie entre matière et antimatière, offrant un outil puissant pour explorer les mystères de l’univers.
Le problème de l’asymétrie de la matière
Le modèle cosmologique standard prédit que matière et antimatière auraient dû être créées en quantités égales lors du Big Bang.
Pourtant, l’Univers observable est presque entièrement composé de matière. Cette énigme, connue sous le nom de problème de l’asymétrie de la matière, pourrait être liée à la violation de certaines symétries fondamentales.
La symétrie CP, par exemple, est violée par la force faible, ce qui pourrait expliquer une légère préférence pour la matière.
Cependant, la symétrie CPT, cruciale en cosmologie, ne peut être violée sans remettre en cause la relativité. Le modèle standard ne prévoit pas de violation de la symétrie PT, laissant le mystère entier.
Symétries étendues et nœuds solitons
Les modèles étendus de la physique des particules explorent des symétries comme celles de Peccei-Quinn (PQ) et Baryon-Lepton (B-L) pour résoudre l’asymétrie de la matière.
Les symétries étendues, des outils pour comprendre l’univers
| Symétrie | Rôle en physique des particules | Impact sur l’asymétrie matière-antimatière |
|---|---|---|
| Peccei-Quinn (PQ) | Stabilise les champs d’énergie | Permet la formation de nœuds solitons favorisant la matière |
| Baryon-Lepton (B-L) | Conserve le nombre baryonique et le nombre leptonique | Influence la désintégration asymétrique des particules |
| CPT | Fondamentale en cosmologie | Ne peut être violée sans contredire la relativité |
Ces symétries permettent la formation de nœuds solitons dans les champs d’énergie, agissant comme des pseudo-particules.
Ces nœuds pourraient déclencher une désintégration asymétrique, favorisant la matière sur l’antimatière.
Formés lors des premiers instants du Big Bang, ces nœuds solitons auraient laissé une empreinte gravitationnelle.
Bien que difficilement détectable avec les technologies actuelles, une signature en ondes gravitationnelles pourrait un jour confirmer leur existence, offrant une nouvelle perspective sur l’origine de l’asymétrie de la matière.
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