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Violation de CP (brisure de symétrie)

Si l'on s'intéresse à la théorie du Big Bang on peut constater qu'il y a une incohérence. En effet selon la théorie la matière et l'antimatière étaient à ce moment en quantité égale. Cependant la matière et l'antimatière s'annihilant sous forme d'énergie il n'y aurait dû avoir ni matière ni antimatière dans notre univers. Et pourtant nous existons, notre galaxie aussi, et tout cela est constitué de matière.

Lorsqu'ils constatèrent cela, les physiciens envisagèrent plusieurs possibilités:

- La théorie du Big Bang était fausse, ce qui entraînerait de grands changements dans notre conception de l'univers.
- L'univers serait en fait constitué de poches d'antimatière, contenant des galaxies entières, et de poches de matière, contenant par exemple notre galaxie. En effet cette hypothèse est envisageable puisqu'il n'y a pas de différences visibles entre matière et antimatière. Cependant cette hypothèse s'est révélée fausse et il y a une réelle prédominance de la matière sur l'antimatière.

Puis en 1967 un physicien russe, Andreï Sakharov, fit remarquer que cette asymétrie était possible si trois conditions étaient réunies:

- La non-conservation du nombre baryonique (=(nombre de quarks) – (nombre d'antiquarks))
- La violation de C et de CP (qui pourrait distinguer la matière de l'antimatière)
- Un déséquilibre thermique de l'univers (qui permettrait de privilégier une seule des deux matières)

L'une de ces conditions attire aujourd'hui l'attention: La violation de CP
CP est en fait une composée de deux symétrie: P et C.


En physique des particules on distingue trois types de symétries entre une particule et son antiparticule.
La première, appelée P, transforme les coordonnées spatiales (x,y,z en -x,-y,-z).
La seconde,C ,est l'opération de conjugaison des charges, elle transforme la charge d'une particule en son opposée (théoriquement - en + et + en -).
La dernière symétrie ,T , décrit le renversement du sens de l'écoulement du temps.

La violation de CP a été envisagée la première fois en 1956 par les physiciens Lee et Yang, qui font remarquer qu'il n'existe aucune preuve de la conservation de P. En effet un an plus tard P était violée, puis peu après C aussi.
La violation de la symétrie T a été obsvervée 1998 par l'expérience CPLEAR. Cette symétrie aussi devait être violée puisque l'ensemble des symétries (CPT) doit être conservé.

En physique, les réactions fondamentales font agir des particules pour en produire d'autre. On a constaté grâce à des expériences que les réactions de physique avec des particules n'étaient pas exactement les mêmes qu'avec des antiparticules. La symétrie CP était alors violée, ouvrant la porte à de nouvelles spéculations, et peut-être une « nouvelle physique » (nouvelle règles).


Au CERN c'est le détecteur LHCb qui va enregistrer des milliards de paires de quarks et d'antiquarks par an pour essayer de détecter une asymétrie plus importante que celles détectées jusqu'à aujourd'hui.