Albert Einstein a trouvé une formule qui peut montrer la quantité d'énergie que possède une certaine quantité de quelque chose, qu'il s'agisse de matière ou d'antimatière. Cette formule est la suivante : E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}}
et est l'une des équations les plus connues. En termes simples, si vous prenez la masse de quelque chose et que vous la multipliez par la vitesse de la lumière, puis que vous la multipliez à nouveau par la vitesse de la lumière, vous obtiendrez la quantité d'énergie pure que possède un morceau donné de quelque chose. Comme la vitesse de la lumière est un chiffre très élevé, cela signifie que même une petite quantité de matière peut avoir beaucoup d'énergie (il a été projeté qu'elle était 4 fois plus efficace par masse que la fission nucléaire).
En 1928, le physicien Paul Dirac cherchait une équation qui permettrait de prédire le comportement des particules très rapides. Il existait déjà une autre équation qui pouvait décrire les particules lentes, l'équation de Schrödinger, mais la théorie de la relativité spéciale d'Einstein disait que les particules rapides pouvaient être très différentes des particules lentes. Dirac savait que les particules comme les électrons se déplaçaient généralement très vite. Il se rendit compte que l'ancienne équation ne permettait pas de faire de bonnes prévisions pour les particules rapides. Il trouva donc une nouvelle équation qui pouvait décrire des particules se déplaçant à une vitesse proche de celle de la lumière.
Pour les particules rapides, il n'est plus vrai que l'énergie est E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} . Au lieu de cela, la nouvelle équation de Dirac a fonctionné pour les particules dont l'énergie était donnée par E 2 = m 2 c 4 + p → 2 c 2 {\displaystyle E^{2}=m^{2}c^{4}+{\vec {p}}^{2}c^{2}}
. Dans la nouvelle équation de l'énergie, le symbole p → {\displaystyle {\vec {p}}}
est appelé l'élan, et il mesure la vitesse à laquelle la particule va et la difficulté à s'arrêter. Cette équation indique que les particules très rapides ont plus d'énergie, elles sont donc différentes des particules lentes. Vous pouvez prendre la racine carrée de chaque côté de cette équation, puisque les deux côtés sont égaux. Cependant, toute racine carrée réelle a deux réponses, E = + m 2 c 4 + p → 2 c 2 {\displaystyle E=+{\sqrt {m^{2}c^{4}+{\vec {p}}^{2}c^{2}}}}
et E = - m 2 c 4 + p → 2 c 2 {\displaystyle E=-{\sqrt {m^{2}c^{4}+{\vec {p}}^{2}c^{2}}}}
. On peut penser que la réponse à l'énergie négative est l'antimatière.
La raison pour laquelle il est important de comprendre l'antimatière est que les scientifiques ont découvert que lorsque la matière et l'antimatière se touchent, la quantité d'énergie libérée est très proche de la quantité d'énergie E = m c 2 {\displaystyle E=mc^{2}} qui, selon eux, devrait être réunie en deux morceaux. La raison en est que chaque particule de matière, lorsqu'elle touche son antiparticule dans le monde de l'antimatière, se transforme en énergie pure, ou s'annihile. Cette libération d'une si grande quantité d'énergie est la raison pour laquelle de nombreux auteurs de science-fiction utilisent l'antimatière comme combustible dans leurs histoires. Par exemple, l'auteur Dan Brown utilise l'antimatière dans "Anges et Démons" comme une arme très puissante. Elle est également considérée comme une source de combustible pour les futures missions dans l'espace.
