Science

Des faisceaux laser pour créer facilement de l’antimatière

L’antimatière est un ensemble difficile à étudier en raison de sa rareté et de son instabilité. Pouvoir facilement en créer en laboratoire peut changer la donne.

Le principe de l’antimatière semble simple: celle-ci est comme la matière ordinaire, mais ses particules ont la charge opposée. Cette différence fondamentale présente des implications majeures : si la matière et l’antimatière devaient se rencontrer, elles s’annihileraient dans une explosion d’énergie.

Le phénomène aurait d’ailleurs dû détruire l’Univers il y a des milliards d’années. Notre existence aujourd’hui prouve que cela ne s’est pas produit. Les scientifiques se demandent donc comment la matière a pu prendre le dessus; ils ne parviennent pas non plus à expliquer la disparition de la quasi-totalité de l’antimatière.

Encore en phase de simulation

Les plus grands mystères de la cosmologie tournent pourtant autour de l’antimatière. Celle-ci est rare et difficile à produire en laboratoire. Dans un article publié en juin dernier dans la revue Communications Physics, des chercheurs décrivent pourtant un moyen de créer facilement de l’antimatière dans un tel environnement.

L’antimatière est produite naturellement dans des conditions extrêmes, comme la foudre, la proximité avec un trou noir ou une étoile à neutrons. La création artificielle est possible à l’aide d’un accélérateur de particules. Ce type d’installation nécessite généralement une infrastructure importante. Le Grand collisionneur de hadrons, situé dans la région frontalière entre la Suisse et la France, possède par exemple un tunnel de 27 km.

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Une collision libérant une importante quantité de rayons gamma

Les chercheurs de la nouvelle étude pensent à un moyen plus pratique de produire de l’antimatière. Ils n’ont pas encore construit l’appareil. Cependant, les simulations montrent que le principe est réalisable: le concept consiste à tirer deux puissants lasers sur un bloc en plastique, un de chaque côté dans un mouvement de “pince”. De minuscules canaux traverseraient alors le bloc, avec quelques micromètres de large. Chaque laser entrainerait ensuite un nuage d’électrons dans le matériau, ce qui fait que les deux nuages devraient entrer en collision.

Comme avec une étoile à neutrons
Comme avec une étoile à neutrons. Crédit photo : Shutterstock / dani3315

Cette collision est censée libérer un volume considérable de rayons gamma. En raison de la taille extrêmement réduite des canaux, les photons devraient également entrer en collision; cela produirait à son tour des pluies de matière et d’antimatière – en particulier des électrons et leur équivalent antimatière : les positons. Les champs magnétiques autour du système concentreront les positons en un faisceau d’antimatière et l’accélèreront jusqu’à atteindre une énergie extrêmement élevée.

Comme avec une étoile à neutrons

« De tels processus sont susceptibles de se dérouler, entre autres, dans la magnétosphère des pulsars, c’est-à-dire des étoiles à neutrons en rotation rapide », a expliqué l’auteur de la recherche Alexey Arefiev. Pouvoir facilement produire de l’antimatière va révolutionner la recherche sur cet ensemble de particules, et les chercheurs n’ont aucun doute sur l’efficacité de leur procédé. La nouvelle technique serait capable de produire jusqu’à 100 000 fois plus de positons qu’un seul laser ne le ferait.

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Marc Odilon

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