Pourquoi ce réacteur nucléaire français détient peut-être la clé de notre existence

Quand les maths ne collent pas avec la réalité

C’est assez frustrant, quand on y pense. Après des centaines de milliers d’années à observer le ciel, l’humanité a fini par construire un cadre théorique plutôt solide pour expliquer le début du cosmos, la formation des galaxies et l’expansion de l’univers. C’est une nette amélioration par rapport aux mythes d’antan, c’est certain. Mais il y a un hic. Une incohérence flagrante persiste entre ce que ce modèle décrit sur le papier et ce que nous observons réellement dehors.

Le nœud du problème ? La matière noire. Les scientifiques estiment qu’elle constitue environ 85 % de toute la matière existante. Pourtant, elle reste désespérément invisible. Nous n’avons jamais vu directement la particule responsable de cette masse fantôme, bien qu’on lui attribue le mérite de donner à l’univers sa forme et sa structure actuelle. C’est un peu comme savoir qu’il y a du vent en voyant les arbres bouger, sans jamais sentir l’air sur sa peau.

Une chasse au fantôme cosmique à travers la galaxie

Alors, comment sait-on qu’elle est là si on ne peut pas la voir ? Nous avons des preuves indirectes grâce à ce qu’on appelle la lentille gravitationnelle. Pour faire simple, les amas de galaxies lointains courbent ou déforment la lumière provenant des coins reculés de l’univers bien plus que ce qui serait raisonnable compte tenu de leur masse visible. Quelque chose d’autre tire les ficelles. Les scientifiques brûlent d’envie de trouver une particule de matière noire tangible, car cela révélerait enfin sa véritable nature physique.

La tâche est loin d’être simple. L’un des principaux candidats au titre de « particule de matière noire », connu sous le nom d’axion, est supposé être des milliards de fois plus léger qu’un électron. Imaginez chercher une aiguille, non pas dans une botte de foin, mais dans un champ entier, les yeux bandés. Cette recherche exhaustive a poussé les chercheurs dans toutes les directions possibles : ils ont sondé les interactions atomiques dans les plus grands collisionneurs de particules du monde, analysé des champs magnétiques puissants (dans l’espoir de détecter la conversion d’un axion en micro-ondes), examiné les photons dans les magnétosphères des étoiles à neutrons, et même utilisé de puissants hélioscopes pour tenter d’apercevoir les axions que notre propre Soleil est censé produire théoriquement. Jusqu’ici, rien.

L’idée lumineuse : recréer une étoile en bocal

Mais la donne pourrait changer. Selon une étude récente publiée dans le Journal of High Energy Physics, Jure Zupan, docteur et physicien théoricien des hautes énergies à l’Université de Cincinnati, pense que nous aurons bientôt un nouvel outil dans notre arsenal : les réacteurs à fusion. Si la mission première de la fusion reste de fournir une énergie quasi illimitée aux habitants de la Terre, ces plasmas incroyablement chauds imitent aussi les conditions infernales qui règnent à l’intérieur de notre soleil. En théorie, ils pourraient donc produire ces fameuses particules tant recherchées.

Zupan et son équipe ne se sont pas contentés d’imaginer un réacteur idéal ; ils ont travaillé avec les paramètres bien réels de la tentative la plus ambitieuse de l’humanité pour « mettre une étoile en bouteille » : le réacteur thermonucléaire expérimental international, mieux connu sous le nom d’ITER. Située dans le sud de la France, cette machine titanesque fusionnera du tritium et du deutérium — deux isotopes de l’hydrogène — à l’intérieur d’un tokamak tapissé de lithium liquide. Même si le soleil reste plus puissant pour générer de nouvelles particules, Zupan affirme que « l’on peut tout de même en produire dans des réacteurs en utilisant un ensemble de processus différents ».

Deux chemins inattendus vers la découverte

Il existerait deux voies spécifiques pour débusquer ces particules exotiques au cœur du réacteur. La première est liée à l’énorme flux de neutrons généré par la fusion. Certaines réactions avec les parois tapissées de lithium (les fameuses « couvertures » ou blankets) pourraient créer des particules inédites. C’est crucial pour l’énergie de fusion, car ces parois doivent générer du tritium, une ressource bien plus rare que le deutérium, mais comme l’écrivent les auteurs, « les interactions des neutrons avec les matériaux de la couverture fertile peuvent aussi résulter en la production de particules du secteur sombre ».

L’autre voie est un peu plus technique, mais fascinante. Elle implique une libération d’énergie lorsqu’un neutron rebondit sur une autre particule et ralentit soudainement. Ce phénomène s’appelle le bremsstrahlung, ou « rayonnement de freinage ». D’habitude, c’est une mauvaise nouvelle pour les physiciens de la fusion, car c’est une cause majeure de refroidissement et de perte d’énergie des réacteurs. Mais pour la chasse aux particules exotiques ? C’est une mine d’or potentielle. Cette énergie libérée pourrait créer des axions. Si Zupan et ses collègues ont vu juste, la fusion, qui a déjà le potentiel de transformer notre vie sur Terre, pourrait aussi répondre à une question qui hante l’humanité depuis que nos ancêtres ont levé les yeux vers la nuit noire : « Pourquoi tout cela existe-t-il ? »

Conclusion : Un avenir à double tranchant

Nous sommes peut-être à l’aube d’une double révolution. D’un côté, la promesse d’une énergie propre et inépuisable ; de l’autre, la résolution potentielle de l’une des plus grandes énigmes de la physique moderne. C’est assez vertigineux de se dire qu’une machine construite pour alimenter nos ampoules pourrait accidentellement éclairer notre compréhension de la structure même de l’univers.

Il ne reste plus qu’à attendre les premiers résultats d’ITER. La patience est de mise, mais le jeu en vaut la chandelle.

Selon la source : popularmechanics.com

Ce contenu a été créé avec l’aide de l’IA.