L'anti-matière au labo

Que se produit-il quand deux atomes, l'un possédant un électron et l'autre sa contrepartie dans l'antimatière, appelé le positron, entrent en collision ? Les physiciens de l'Université de Californie de Riverside ont pu observer pour la première fois en laboratoire que les atomes d'antimatière, appelés atomes de positronium instables par nature, deviennent encore plus instables après la collision. Ils se détruisent les uns les autres, se transformant en rayonnement électromagnétique gamma.

"Nos recherches nous ont également donné le premier indice de la présence de molécules doubles de positronium, chacune d'entre-elles se composant de deux électrons et de deux positrons", fait remarquer Allen Mills, professeur de physique et directeur du projet. "Ce genre de couplage matière-antimatière n'a jamais été étudié jusqu'ici en laboratoire, et nos travaux préparent le terrain pour un nouveau domaine d'étude de ces propriétés".

Chaque particule de matière possède une antiparticule correspondante d'antimatière. Les électrons sont des particules chargées négativement qui entourent le noyau de chaque atome. Le positron est une antiparticule de même masse et de même valeur absolue de charge qu'un électron mais cette charge est positive. Quand la matière tel un électron et une quantité égale d'antimatière tel un positron se combinent, elles sont converties en particules énergétiques ou en rayonnement.

La durée de vie des positrons est généralement très courte parce qu'ils tendent à se combiner rapidement avec des électrons. Mais, en emmagasinant des positrons dans une "bouteille magnétique", les physiciens ont pu prolonger leur durée de vie et les accumuler par millions.

Lors de leurs expériences, les chercheurs de l'UCR produisaient les positrons à partir d'une forme radioactive de sodium. Ils ont déversé les positrons hors de la bouteille magnétique sur un minuscule point d'une cible constituée d'un mince fragment de silice poreuse. Les positrons se sont alors combinés avec des électrons pour former spontanément une concentration élevée d'atomes instables de positronium. Ces atomes nouvellement formés ont rapidement occupé les pores de la cible, et ont commencé à se heurter entre eux, en produisant de l'énergie sous forme de rayonnement gamma.

"C'est la première fois que l'on pouvait observer un ensemble d'atomes de positronium entrant en collision", indique Mills. "Nous savions que nous avions une accumulation dense de ces atomes parce que, étant ainsi si proches les uns des autres, ils s'annihilaient plus rapidement que lorsqu'ils sont libres".

Ces travaux ouvrent la voie à de futures expériences qui pourraient utiliser un laser à atomes de positronium pour rechercher des effets d'anti-gravité associés à l'antimatière et pour mesurer les propriétés du positronium avec une précision très élevée. "Jusqu'ici, nous n'avons que des présomptions sur la présence de molécules doubles de positronium dans nos expériences", ajoute Mills. "La prochaine étape sera de confirmer leur existence et de mesurer leurs propriétés".

source : University of California, Riverside et techno sciences