Antiproton : qu'est-ce que c'est ?

À la fin des années 1930, le physicien Paul DiracPaul Dirac (1902-1984), prix Nobel en 1933, a formulé une équation qui décrivait le comportement d'un électronélectron se déplaçant à grande vitessevitesse. Une vitesse que les chercheurs appellent relativiste. L'ennui, c'est que cette équation supposait l'existence d'un électron d'énergieénergie positive et d'un autre électron, d'énergie négative, cette fois. C'est de là qu'est née l'idée de l'existence, dans l'ombre de chaque particule de matière, d'une particule d’antimatière. Une antiparticule de charge opposée.

Ainsi l'antiproton n'est-il autre que l'antiparticule du protonproton. À l'inverse de sa particule, il porteporte une charge négative. Il a été découvert en 1955, du côté de l'accélérateur de particules du laboratoire national Lawrence-Berkeley (États-Unis). Grâce à un instrument spécialement conçu pour ça. Une découverte qui a d'ailleurs valu le prix Nobel de physiquephysique à Emilio Segré et Owen Chamberlain en 1959.

Une antiparticule pas si simple à étudier

Pour donner naissance à des antiprotons, il faut faire entrer en collision, des particules de très haute énergie. Et le tout se passe à des températures inimaginables. De l'ordre de 15 millions de kelvinskelvins. Soit environ la température qui règne au centre de notre Soleil.

Emilio Segré à gauche et Owen Chamberlain à droite © Encyclopædia Britannica

Mais les physiciens ont beau faire. Les antiprotons -- comme toutes les autres antiparticules d'ailleurs -- ne survivent pas bien longtemps. Moins d'une nanoseconde en général. Parce que dès qu'ils rencontrent des protons, les deux s'annihilent en émettant de l'énergie. Du côté de l'Organisation européenne pour la recherche nucléaire (CernCern, Suisse), par exemple, les scientifiques disposent d'un décélérateur d'antiprotons. L'engin permet de ralentir les antiparticules pour que les physiciens aient le temps d'étudier leurs propriétés.

Pour réussir à mesurer la massemasse de l'antiproton, les chercheurs l'ont en quelque sorte piégé dans un gaz refroidi à seulement 1,5 kelvin. De manière à permettre à des atomes hybrideshybrides contenant des antiprotons de survivre jusqu'à une microseconde. Le temps pour les physiciens de mesurer par spectroscopie, et de manière incroyablement précise, la masse de l'antiparticule. Et confirmer qu'elle est bien la même que celle de son « jumeaujumeau », le proton.