Genève, 4 janvier 1996. En septembre 1995, le professeur Walter Oelert et une équipe internationale de l’IKP-KFA de Jülich, de l’université d’Erlangen-Nuernberg, du GSI de Darmstadt et de l’université de Gênes ont réussi pour la première fois à synthétiser des atomes d’antimatière à partir de leurs antiparticules constitutives. Neuf de ces atomes ont été produits lors de collisions entre des antiprotons et des atomes de xénon sur une période de trois semaines. Chacun d’entre eux a existé pendant environ quarante milliardièmes de seconde, a voyagé à une vitesse proche de celle de la lumière sur un trajet de dix mètres, puis s’est annihilé avec la matière ordinaire. L’annihilation a produit le signal qui a montré que les anti-atomes avaient été créés.
Les atomes ordinaires sont constitués d’un certain nombre d’électrons en orbite autour d’un noyau atomique. L’atome d’hydrogène est l’atome le plus simple de tous ; son noyau est constitué d’un proton, autour duquel circule un seul électron. La recette de l’antihydrogène est très simple – prendre un antiproton, faire apparaître un antiélectron, et mettre ce dernier en orbite autour du premier – mais elle est très difficile à réaliser car les antiparticules n’existent pas naturellement sur terre. Elles ne peuvent être créées qu’en laboratoire. Les expérimentateurs ont fait tourbillonner des antiprotons précédemment créés autour de l’anneau d’antiprotons à basse énergie (LEAR) du CERN1, en les faisant passer dans un jet de gaz xénon à chaque tour, soit environ 3 millions de fois par seconde. (voir le schéma de l’expérience) Très occasionnellement, un antiproton a converti une petite partie de sa propre énergie en un électron et un anti-électron, généralement appelé positron, en traversant un atome de xénon. Dans des cas encore plus rares, la vitesse du positron était suffisamment proche de la vitesse de l’antiproton pour que les deux particules se rejoignent – créant ainsi un atome d’anti-hydrogène (voir le diagramme du principe) .
Les trois quarts de notre univers sont constitués d’hydrogène et une grande partie de ce que nous avons appris à son sujet a été découvert en étudiant l’hydrogène ordinaire. Si le comportement de l’anti-hydrogène différait, même dans le plus petit détail, de celui de l’hydrogène ordinaire, les physiciens devraient repenser ou abandonner nombre des idées établies sur la symétrie entre matière et antimatière. Les travaux historiques de Newton sur la gravité auraient été motivés par l’observation d’une pomme tombant sur terre, mais une « anti-pomme » tomberait-elle de la même manière ? On pense que l’antimatière « fonctionne » sous l’effet de la gravité de la même manière que la matière, mais si la nature en a décidé autrement, nous devons découvrir comment et pourquoi.
L’étape suivante consiste à vérifier si l’anti hydrogène « fonctionne » effectivement aussi bien que l’hydrogène ordinaire. Les comparaisons peuvent être faites avec une précision énorme, jusqu’à une partie sur un million de trillions, et même une asymétrie à cette échelle minuscule aurait des conséquences énormes pour notre compréhension de l’univers. Pour vérifier une telle asymétrie, il faudrait maintenir les anti-atomes immobiles, pendant des secondes, des minutes, des jours ou des semaines. Les techniques nécessaires au stockage de l’antimatière font l’objet d’un développement intense au CERN. De nouvelles expériences sont actuellement prévues, pour capturer l’antimatière dans des bouteilles ou des pièges électriques et magnétiques permettant une analyse de haute précision.
La toute première création d’atomes d’antimatière au CERN a ouvert la porte à l’exploration systématique de l’anti-monde.
1. Le CERN, laboratoire européen de physique des particules, a son siège à Genève. Ses États membres sont actuellement l’Allemagne, l’Autriche, la Belgique, le Danemark, l’Espagne, la Finlande, la France, la Grèce, la Hongrie, l’Italie, la Norvège, les Pays-Bas, la Pologne, le Portugal, la République slovaque, la République tchèque, la Suède, la Suisse et le Royaume-Uni. Israël, le Japon, la Fédération de Russie, la Turquie, la Commission européenne et l’Unesco ont un statut d’observateur.