En 1928, le physicien britannique Paul Dirac a écrit une équation qui combinait la théorie quantique et la relativité restreinte pour décrire le comportement d’un électron se déplaçant à une vitesse relativiste. L’équation permettrait de traiter les atomes entiers d’une manière compatible avec la théorie de la relativité d’Einstein. L’équation de Dirac apparaît dans son article The quantum theory of the electron, reçu par la revue Proceedings of the Royal Society A le 2 janvier 1928. Mais l’équation posait un problème : de même que l’équation x2=4 peut avoir deux solutions possibles (x=2 ou x=-2), l’équation de Dirac pourrait avoir deux solutions, l’une pour un électron à énergie positive, l’autre pour un électron à énergie négative. Dirac a interprété l’équation comme signifiant que pour chaque particule, il existe une antiparticule correspondante, qui correspond exactement à la particule mais avec une charge opposée. Pour l’électron, il devrait y avoir un « antiélectron » identique en tous points mais avec une charge électrique positive. Dans sa conférence Nobel de 1933, Dirac explique comment il est arrivé à cette conclusion et spécule sur l’existence d’un univers entièrement nouveau fait d’antimatière : « Si nous acceptons l’idée d’une symétrie complète entre les charges électriques positives et négatives en ce qui concerne les lois fondamentales de la nature, nous devons considérer comme un accident le fait que la Terre (et probablement tout le système solaire) contienne une prépondérance d’électrons négatifs et de protons positifs. Il est tout à fait possible que pour certaines étoiles, ce soit l’inverse, ces étoiles étant constituées principalement de positrons et de protons négatifs. En fait, il peut y avoir la moitié des étoiles de chaque type. Les deux types d’étoiles présenteraient exactement les mêmes spectres, et il n’y aurait aucun moyen de les distinguer par les méthodes astronomiques actuelles.
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