Historique : de l’antimatière transportée pour la toute première fois à l’arrière d’un camion

Le mystère cosmique s’invite sur les routes suisses

La physique moderne repose sur une certitude fascinante : chaque particule fondamentale de matière possède une image miroir dotée de propriétés opposées, connue sous le nom d’antimatière. Les lois de la physique telles que nous les connaissons actuellement n’expliquent pourtant pas pourquoi l’univers est constitué d’une matière plutôt que de l’autre. La quête pour résoudre ce mystère cosmique crucial est largement en cours, et elle a connu cette semaine une avancée spectaculaire, opérée à l’arrière d’un simple camion.

Cette prouesse scientifique inouïe a été relatée dans un article publié il y a vingt-et-une heures par le Docteur Alfredo Carpineti, spécialiste de l’espace et de la physique, titulaire d’un doctorat en astrophysique et d’un master en champs quantiques et forces fondamentales de l’Imperial College de Londres. Ce texte, édité par Tom Leslie pour le média IFLScience, a d’ailleurs fait l’objet d’une correction récente pour ajuster le nom non officiel précédemment utilisé pour le matériel, et pour clarifier la manière dont les chercheurs modifieront le système afin d’améliorer la limite de temps de transport.

Au-delà de la signature prestigieuse de ces experts, la réalité des faits exposés relève de la virtuosité technique. Nous sommes certes encore loin de pouvoir commander de l’antimatière en livraison à domicile, mais un pas de géant vient d’être franchi par les chercheurs. Cette avancée révolutionnaire démontre que cette substance rare et volatile peut désormais voyager en toute sécurité par la route.

Une expédition inédite sur le campus du CERN

Les scientifiques de la collaboration BASE, travaillant à l’Usine d’antimatière du CERN, ont réussi un exploit sans précédent en transportant de l’antimatière par la route pour la toute première fois. L’équipe a minutieusement placé 92 antiprotons dans un dispositif spécifique appelé piège de Penning, un instrument capable de confiner les particules chargées électriquement. Ce système, baptisé précisément système de piège de Penning BASE-STEP, a ensuite été chargé à l’arrière d’un camion pour circuler sur le campus du célèbre centre de recherche européen.

Au total, le trajet a couvert une distance de 7,5 kilomètres, soit un peu plus de 4,6 miles. Cette distance représente très exactement le double de l’itinéraire le plus long qu’il est possible de parcourir autour des installations sans jamais quitter l’enceinte du CERN. Le résultat de ce voyage expérimental s’est révélé être un succès incroyable, dépassant toutes les attentes de l’équipe scientifique.

Marcel Leonhardt, chercheur diplômé et membre de l’équipe BASE, a confié au magazine IFLScience l’enthousiasme qui a gagné les chercheurs. « Initialement, nous avions convenu de faire un tour et de faire demi-tour, » explique-t-il. « Mais tout s’est si bien passé que nous nous sommes dit : ‘Hé, allez, faisons un deuxième tour !’ Nous en avons donc fait deux, sommes revenus, avons compté les particules, et il y avait toujours 92 antiprotons dans le piège. » Il ajoute avec une fierté palpable : « Cela n’a pas fonctionné de justesse, cela a fonctionné à la perfection ! Tout a simplement fonctionné ; tout s’est déroulé comme prévu. À ce moment-là, nous avons ouvert les bouteilles de champagne et célébré l’événement car c’était le tout premier transport d’antimatière ! »

L’anonymat surprenant d’une révolution scientifique

Malgré l’importance historique de l’événement, le convoi n’a pas immédiatement attiré l’attention des passants. Le camion était pourtant distinctement orné de la phrase Antimatter in Motion. L’équipe rapporte néanmoins que lors de son premier tour du campus, absolument personne n’a semblé remarquer ce qui se passait. Ce n’est qu’au cours de la seconde boucle que quelques curieux ont commencé à prendre le véhicule en photo.

Le contraste entre l’apparente banalité de la scène et son enjeu fondamental reste frappant. « Pour les gens de l’extérieur, c’était un camion ordinaire qui roulait en cercle, » souligne Marcel Leonhardt. « Mais pour nous, ce sont vraiment des années et des années de préparation, de travail, la peur que quelque chose puisse mal tourner, la peur d’avoir oublié une chose fondamentale à laquelle nous aurions dû penser, et des heures et des heures de préparation, des nuits de travail où nous avons pris soin des particules. »

Ce triomphe technique s’appuie sur des essais rigoureux. L’année dernière, l’équipe avait déjà testé cette même configuration en déplaçant de vieux protons réguliers. Cette répétition générale s’était avérée importante pour prouver que l’opération était matériellement possible. Démontrer aujourd’hui que l’antimatière peut être déplacée sans perdre la moindre particule constitue une réalisation monumentale. Elle marque une étape décisive vers la livraison future de cette substance, si précieuse et difficile à produire, très loin des laboratoires du CERN.

Fuir le bruit pour atteindre la précision absolue

L’Usine d’antimatière est un lieu véritablement phénoménal. En plus de la production d’antiprotons, une grande quantité de recherches de pointe sur l’antimatière y est menée. La structure souffre cependant d’un problème majeur. Les mesures effectuées sur l’antimatière exigent un niveau de précision si élevé que la présence de très nombreux accélérateurs de particules à proximité génère du bruit et des incertitudes dans les observations, malgré tous les blindages installés.

Le professeur Stefan Ulmer, porte-parole de la collaboration BASE, avait évoqué l’ampleur de ce défi l’année dernière auprès d’IFLScience. « J’ai récemment fait un calcul approximatif du temps qu’il nous faudrait pour faire de meilleures mesures alors que l’accélérateur est allumé dans le hall des accélérateurs. Et j’ai abouti à une estimation de quelque chose comme sept ans par mesure, » avait-il expliqué. L’idée est donc de collecter l’antimatière, de la charger dans un camion et de l’emmener dans un endroit beaucoup plus calme. Ce déplacement permettrait de réduire massivement les incertitudes concernant ses propriétés. Le lieu idéal identifié est l’Université Heinrich Heine de Düsseldorf, où un laboratoire est actuellement en cours d’installation pour mener ces mesures de très haute précision.

Le récent test a montré que le système BASE-STEP fonctionne parfaitement pendant au moins quatre heures. L’équipe n’a pas souhaité explorer la véritable limite absolue de l’équipement, les antiprotons étant trop précieux pour risquer de les gaspiller. Le voyage de 800 kilomètres, ou 500 miles, jusqu’à Düsseldorf ne peut toutefois pas être accompli dans ce laps de temps, même sur l’autoroute allemande notoirement rapide, l’Autobahn. L’équipe étudie par conséquent des composants supplémentaires pour l’équipement situé à l’intérieur du camion, afin de prolonger cette limite de temps. Les scientifiques prévoient également d’augmenter le nombre d’antiprotons dans le piège pour atteindre le millier. L’urgence n’est pas de mise, le laboratoire de Düsseldorf étant toujours en construction, l’équipe continuera de tester son dispositif localement, en se rendant sur des sites du CERN situés hors campus.

Sécurité et bilan : la fin du monde attendra

Un exploit scientifique et technique de cette envergure ne saurait exister sans susciter quelques frayeurs chez des personnes redoutant la fin du monde. L’antimatière s’annihile effectivement lorsqu’elle entre en contact avec la matière régulière, se transformant alors en énergie pure. Si ce phénomène s’avère théoriquement dangereux, il ne l’est absolument pas dans les quantités que l’humanité est capable de produire. Un demi-gramme d’antimatière pourrait raser une ville, mais il faudrait environ 500 millions d’années pour produire une telle quantité avec notre technologie actuelle.

Le professeur Ulmer recadre ces craintes avec pragmatisme pour IFLScience : « La chose la plus dangereuse dans tout ce transport est que le camion ait un accident, car l’essence dans le réservoir du camion est un million de fois plus dangereuse que l’antimatière, » souligne-t-il. Marcel Leonhardt, qui possède une formation en physique médicale, est allé encore plus loin en calculant l’énergie exacte qui aurait été libérée si le piège avait failli. Le résultat de cette estimation tombe à environ 30 nanojoules.

« Pour activer un neurone, il faut un nanojoule. Avec l’énergie de l’annihilation de 100 antiprotons avec 100 protons, vous pourriez activer 30 neurones, » a détaillé Marcel Leonhardt, avant de conclure avec malice : « Si vous pensez : ‘Qu’est-ce qui pourrait mal tourner ?’ vous activez déjà plus de neurones que vous ne pourriez en alimenter avec cela… rien que d’y penser, ce serait déjà un gaspillage d’énergie ! » La fin du monde ne débutera donc pas au CERN, le transport s’étant d’ailleurs déroulé sans le moindre défaut, sans qu’un seul antiproton ne s’annihile. La communauté scientifique attend maintenant de voir ce que la collaboration BASE accomplira ensuite, imaginant peut-être bientôt des livraisons d’antimatière vers des laboratoires situés partout en Europe.

Selon la source : iflscience.com