Anges et démons... et antimatière

L’antimatière existe-t-elle?

Oui. Ce n’est pas une invention de la science-fiction, l’antimatière existe vraiment.

On en a observé depuis les années 1930 : une antiparticule appelée le positon (en anglais, positron) ou antiélectron apparaît lorsque des rayons cosmiques traversant notre atmosphère entrent (parfois) en collision avec un électron.

Aujourd’hui, les physiciens produisent des positons par la désintégration d’un atome radioactif, à deux fins :

- médicales (un appareil appelé le tomographe par émission de positons, ou TEP, permet de voir en 3-D l’activité interne de vos organes);
- recherche en physique (les accélérateurs de particules).

Alors si on peut en observer si près de nous, pourquoi nos télescopes ne détectent-ils jamais de gigantesques explosions qui devraient être le résultat logique de la collision de gros fragments de matière et d’antimatière?

Cette question en apparence toute simple embête énormément les physiciens, parce qu’elle touche du doigt... les origines de notre Univers.

La théorie la plus répandue est que, à l’origine, il y a 13,7 milliards d’années, il y aurait eu une quasi-égalité entre matière et antimatière. Les particules, de part et d’autres, se seraient mutuellement annihilées, jusqu’à ce qu’il ne subsiste que celles du camp qui était légèrement en surnombre —donc, la matière.

Ça semble logique, mais ça n’explique pas pourquoi il devrait y avoir un déséquilibre, aussi ténu soit-il. Aussi, d’autres physiciens échafaudent de plus complexes théories, dans lesquelles l’antimatière subsiste encore en grandes quantités, mais dans des recoins du cosmos qui nous sont inaccessibles.

Est-il facile de produire de l’antimatière en laboratoire?

Non. Seuls quelques laboratoires à travers le monde produisent des particules comme le positon depuis une trentaine d’années, et parmi eux, le CERN (Organisation européenne pour la recherche nucléaire), à la frontière franco-suisse. On y a aussi produit en 1995 les premiers atomes complets d’antihydrogène (le plus petit des atomes possibles).

Donc, le CERN dont parle l’auteur Dan Brown dans le roman (et à présent le film) Angels and Demons existe vraiment?

Oui. Spécialisé en physique, c’est plus un centre de recherche aux multiples facettes qu’un simple laboratoire (près de 8000 scientifiques et ingénieurs représentant plus de 500 universités et centres de recherche de 80 pays). Par exemple, c’est au CERN qu’a travaillé dans les années 1980 un certain Tim Berners-Lee, ci-devant appelé « le créateur du World Wide Web ».

Une partie du film y a d’ailleurs été tournée.

Donc, il est vraiment possible de produire une bombe faite d’antimatière?

Malheureusement pour les auteurs de science-fiction (et heureusement pour les autres!) c’est là que la réalité s’écarte de la fiction. Bien que le CERN ait désormais produit des millions d’atomes d’antihydrogène, même si on pouvait rassembler toute l’antimatière produite depuis 30 ans là-bas, cela ne donnerait, selon une estimation du physicien Rolf Landua, que... 10 milliardièmes de gramme d’antimatière. « Même si ça explosait au bout de vos doigts, ce ne serait pas plus dangereux que de gratter une allumette. » Les patients qui subissent un TEP reçoivent davantage de positons dans leur organisme.

Et, détail important, les atomes d’antihydrogène ont une espérance de vie de... 40 millionièmes de seconde, puisqu’ils s’annihilent dès qu’ils entrent en contact avec une particule de matière (la paroi du récipient, ou l’air).

Mais la science évolue. Sera-t-il possible de produire bientôt une telle bombe?

Non. À supposer que les physiciens soient capables de produire assez d’antimatière pour avoir une bombe viable, « un gramme coûterait un million de milliard de dollars », estime Landua. Pour un terroriste, il y a des méthodes plus économiques...

Le physicien britannique des particules Frank Close s'est amusé à évaluer le temps nécessaire à assembler, une par une, assez de particules d’antimatière pour arriver à un quart de gramme (le poids mentionné par Dan Brown). Il lui faudrait... 10 milliards d’années.

Et ce n’est pas parce que nous n’avons pas encore la technologie nécessaire. C’est tout bêtement une question de physique élémentaire : il en coûte beaucoup plus d’énergie pour produire de l’antimatière que ce que l’antimatière « rapporterait » en énergie.

Ce calcul vaut aussi, hélas, pour un mythique vaisseau spatial propulsé à l’antimatière... Pour un capitaine Kirk, il y aura sûrement, un jour, des méthodes plus économiques...