Le pistolet à antimatière et un mini-accélérateur de particules

Des scientifiques viennent de développer deux systèmes compacts et peu coûteux pour l’étude de l’antimatière

A 9 jours d’intervalle, des chercheurs de l’Université du Texas et des scientifiques de l’Université de Belfast (Irlande) ont publié des articles présentant leurs accélérateurs de particules miniaturisés. Ces dispositifs de la taille d’une table mettront l’étude de l’antimatière à disposition des groupes de recherche hors grand consortium. Ce pourrait être un important facteur d’accélération des recherches de ce domaine énigmatique.

A 9 jours d’intervalle, des chercheurs de l’Université du Texas et des scientifiques de l’Université de Belfast (Irlande) ont publié des articles présentant leurs accélérateurs de particules miniaturisés. Ces dispositifs de la taille d’une table mettront l’étude de l’antimatière à disposition des groupes de recherche hors grand consortium. Ce pourrait être un important facteur d’accélération des recherches de ce domaine énigmatique.

 

 

Une recherche très coûteuse et encombrante

 

Les trous noirs et les pulsars ne sont pas directement observables par l’homme et représentent le trou béant de notre ignorance. Nous savons néanmoins qu’ils émettent des jets de particules de matière et d’antimatière, essentiellement des électrons et des antiélectrons, autrement appelés positrons.

 

Les accélérateurs de particules permettent de produire sur Terre de l’antimatière. Ils ont aussi de nombreuses applications en physique fondamentale, en biologie et sont utilisés en médecine. Ce sont des systèmes dont la taille varie de plusieurs mètres à plusieurs kilomètres dans le cas du LHC au CERN (Genève). Les coûts qui sont associés à leur construction et leur fonctionnement sont tous aussi importants. C’est ce qui a motivé le développement de moyens alternatifs plus simples et moins coûteux.

 

 Le laser arrive par la droite et traverse le gaz au centre de la chambre d'accélération. (c) Université du Texas.

 

Le 11 juin, une équipe de chercheurs de l’Université du Texas (USA) publiait dans Nature Communications la description d’un accélérateur de particules si petit qu’il tient sur une table. Des électrons ont ainsi été accélérés jusqu’à atteindre une énergie de 2 GeV. Ce genre d’énergie ne pouvait jusqu’alors être produite que grâce à des accélérateurs classiques.

 

 

Un « pistolet » à matière noire

 

Le 20 juin, soit 9 jours seulement après la publication des Texans, une équipe de chercheurs de différentes nationalités publiait dans Physical Review Letters (sous licence payante mais heureusement disponible sur ArXiv) la description d’un accélérateur de particules de moins d’un mètre de longueur. Leur dispositif permet de produire un court jet de très haute énergie composé d’électrons et de positrons. L’émission ainsi produite ne dure que 30 femtosecondes d’où le surnom de « pistolet à antimatière ». La densité de particules produite est quant à elle similaire à celles produites au CERN.

 

 

Des systèmes totalement optiques

 

L’accélération de particules chargées s’effectue habituellement dans les accélérateurs conventionnels grâce à un enchaînement complexe d’aimants. Les particules se déplaçant à une vitesse proche de la vitesse de la lumière sont alors dirigées vers une cible fixe. Le choc très intense permet de briser les liaisons et interactions entre les particules et d’éventuellement produire des particules d’antimatière.

 

Ces systèmes de petites tailles fonctionnent de manières très différentes. Des électrons sont arrachés à des gaz de particules grâce à de puissants lasers et accélérés à très grande vitesse. Dans le dispositif des « pistolets à antimatière », ces électrons sont ensuite bombardés sur une fine couche métallique. Il résulte de cette collision un jet d’électrons et de positrons qu’un aimant permet de séparer.