LE BORE

Un bore contre-nature pour de nouvelles applications en chimiebore | excès d'électrons0 commentaireTransformer le bore, un élément chimique avide d'électrons, en une entité riche en électrons, c'est-à-dire l'inverse de ce que prédit la littérature, telle est la prouesse réalisée pour la première fois, par une collaboration franco-germano-américaine impliquant l'Unité mixte internationale UCR/CNRS Joint Research Chemistry Laboratory à l'Université de Californie et l'Université de Marburg en Allemagne. Aujourd'hui utilisés notamment dans les lessives et les matériaux à base de verre, les composés du bore pourraient ainsi trouver de nouvelles applications dans le domaine de la catalyse aussi bien pour la fabrication de médicaments que celle de matières premières. Ces travaux sont publiés le 29 juillet 2011 dans la revue Science.

Le bore est un élément chimique non toxique et relativement abondant sur Terre. Ses composés sont utilisés dans domaines très variés: les verres, les pesticides, les agents de blanchiment comme les lessives ou les détergents, l'industrie des semi-conducteurs (comme accepteur d'électron ou dopant de type p), etc. Le bore et ses composés possèdent un déficit électronique: ce sont des composés avides d'électrons. À ce titre, au cours des réactions chimiques, ils se lient aisément avec des espèces riches en électrons, comme les composés de l'azote, afin de combler cette lacune. Très étudiée, la chimie du bore ne semblait pas prête à réserver de grandes surprises.

Pourtant, les chimistes franco-américains, en collaboration avec des théoriciens allemands, sont parvenus pour la première fois à préparer un composé du bore agissant comme un donneur d'électrons. Pour cela, ils ont imaginé une astuce pour tromper le bore: son noyau reste identique, mais son environnement est modifié de manière à ce qu'il se comporte comme un azote en quelque sorte. Au moyen d'une technique ingénieuse, les scientifiques ont synthétisé un borane (molécule formée d'atomes de bore et d'hydrogène) complètement nouveau. Loin d'être déficient en électrons, ce borane possède une paire d'électrons supplémentaire sur l'atome de bore. Il se comporte donc comme une entité avec un excès d'électrons, ce qui laisse espérer des réactions totalement inédites.

La réactivité de ces nouveaux composés diffèrera complètement de celle des boranes connus. Une nouvelle chimie s'ouvre pour le bore. De nombreuses applications sont attendues, principalement en catalyse organométallique et organique, aussi bien pour la fabrication de médicaments que celle de matières premières. Beaucoup de réactions chimiques sont possibles grâce à des catalyseurs, eux-mêmes formés de complexes métalliques stabilisés et solubilisés par la présence de ligands (donneurs d'électrons). Disposer de nouveaux ligands constitués de bore démultiplierait les possibilités de catalyseur et pourrait permettre de limiter l'utilisation de ligands comportant du phosphore (élément plus toxique que le bore et présent dans la grande majorité des ligands aujourd'hui).

Radioactivité

La radioactivité, phénomène qui fut découvert en 1896 par Henri Becquerel sur l'uranium et très vite confirmé par Marie Curie pour le radium, est un phénomène physique naturel au cours duquel des noyaux atomiques instables, dits radioisotopes, se transforment spontanément (« désintégration ») en dégageant de l'énergie sous forme de rayonnements divers, pour se transformer en des noyaux atomiques plus stables ayant perdu une partie de leur masse. Les rayonnements ainsi émis sont appelés, selon le cas, des rayons α, des rayons β ou des rayons γ.
Les radioisotopes les plus fréquents dans les roches terrestres sont l'isotope 238 de l'uranium (238U), l'isotope 232 du thorium (232Th), et surtout l'isotope 40 du potassium (40K). Outre ces isotopes radioactifs naturels encore relativement abondants, il existe dans la nature des isotopes radioactifs en abondances beaucoup plus faibles. Il s'agit notamment des éléments instables produits lors de la suite de désintégrations des isotopes mentionnés, par exemple de divers isotopes du radium et du radon.
Un des radioisotopes naturels les plus utilisés par l'homme est l'isotope 235 de l'uranium (235U) qui se trouve dans la nature en faible concentration (<1 %) associé à l'isotope 238U, mais dont on modifie la concentration par des techniques d'enrichissement de l'uranium pour qu'il puisse servir à la production d'énergie nucléaire civile et militaire.
Un autre radioisotope naturel est le radiocarbone, c'est-à-dire l'isotope 14 du carbone (14C). Ce dernier est constamment produit dans la haute atmosphère par des rayons cosmiques interagissant avec l'azote, et se détruit par désintégrations radioactives à peu près au même taux qu'il est produit, de sorte qu'il se produit un équilibre dynamique qui fait que la concentration du 14C reste plus ou moins constante au cours du temps dans l'air et dans les organismes vivants qui l'ingérent (photosynthèse, nutrition...). Une fois un organisme mort, la concentration en 14C diminue dans ses tissus, et permet de dater le moment de la mort. Cette datation au radiocarbone est un outil de recherche très prisé en archéologie et permet de dater avec une bonne précision des objets organiques dont l'âge ne dépasse pas 50 000 ans.
Les rayonnements α, β et γ produits par la radioactivité sont des rayonnements ionisants qui interagissent avec la matière en provoquant une ionisation.
L'irradiation d'un organisme entraîne des effets qui peuvent être plus ou moins néfastes pour la santé, selon les doses de radiation reçues, la durée d'exposition (aiguë ou chronique) et le type de rayonnement concerné. Elle peut être associée à une contamination radioactive surfacique (fixée ou non fixée), ou volumique (appelée aussi atmosphérique).

Azote solaire

L'azote solaire est très différent de celui des météorites et de la Terre. Tel est le résultat obtenu par une équipe franco-américaine dirigée par le Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CNRS) de Nancy, après analyse des échantillons de vent solaire récoltés par la mission spatiale Genesis lancée par la NASA en 2001. Il a ainsi été possible de déterminer la composition isotopique du Soleil, son "ADN" en quelque sorte, qui reflète la composition du nuage de gaz et de poussières dont est issu le système solaire. Ces travaux, qui ont notamment bénéficié du soutien du CNRS, du CNES et de la Région Lorraine, pourraient permettre de mieux comprendre les phénomènes à l'origine du système solaire. Ils ont été publiés le 24 juin 2011 dans la revue Science, dont ils font la couverture.

D'où vient la matière de notre système solaire ? Comment s'est-il formé ? Pour répondre à ces questions, les scientifiques s'intéressent au Soleil. En effet, notre étoile concentre plus de 99% de la matière actuellement présente dans le système solaire. Surtout, elle a conservé la composition initiale de la nébuleuse protosolaire, nuage de gaz et de poussières dont est issu le système solaire. Ce qui n'est pas le cas de la plupart des autres corps du système solaire, comme la Terre, Mars ou les météorites. Ces derniers s'étant formés à haute température, ils ont perdu les éléments volatils primitifs. Leur composition actuelle ne reflète pas la composition de la nébuleuse protosolaire.

La composition chimique du Soleil nous est connue grâce à l'analyse de la lumière qu'il émet. Mais, impossible de déterminer à distance l'abondance en isotope. En effet, pour un même élément, différents isotopes peuvent exister (14N et 15N pour l'azote ; 16O, 17O et 18O pour l'oxygène, etc.): ils diffèrent par leur nombre de neutrons, tout en ayant le même nombre d'électrons et de protons. Etablir les compositions isotopiques en azote et oxygène du Soleil figurait parmi les principaux objectifs de la mission Genesis. La raison ? Les rapports isotopiques de ces éléments (15N/14N pour l'azote (1), 17O/16O et 18O/16O pour l'oxygène (2)) s'avèrent très disparates entre les différents objets du système solaire que sont la Terre, la Lune, Mars, les météorites, les comètes et les planètes géantes. Pour expliquer ces variations, il était indispensable de déterminer la composition isotopique de la nébuleuse protosolaire, autrement dit celle du Soleil aujourd'hui.

                                         La cible est introduite dans le sas de la sonde ionique

                                       


Lors de la mission Genesis qui s'est déroulée de décembre 2001 à avril 2004, des cibles ont été irradiées par le vent solaire pendant 27 mois. L'équipe de Bernard Marty au Centre de recherches pétrographiques et géochimiques (CRPG) du CNRS a ensuite été sélectionnée par la NASA afin d'établir l'abondance des isotopes de l'azote dans les échantillons récoltés. Toutes leurs analyses (3) concordent vers le même résultat: l'azote solaire est différent de l'azote terrestre. Le Soleil est 60% plus pauvre en isotope 15N que la Terre. En d'autres termes, la Terre et les météorites sont enrichies de 60% en 15N tandis que les comètes le sont de 300 %. En parallèle, une équipe américaine a révélé que l'oxygène solaire est aussi appauvri en isotopes rares (17O et 18O) par rapport à celui sur Terre. Leur étude est également publiée dans la revue Science cette semaine. D'autre part, le rapport 15N/14N du Soleil est similaire à celui de l'atmosphère de Jupiter, analysé il y a dix ans par une sonde américaine. Cette similitude démontre que les planètes géantes, dont Jupiter, ont capturé dans leurs atmosphères une partie du gaz présent dans la nébuleuse primitive.

Tous les corps du système solaire (à l'exception des planètes gazeuses comme Jupiter) sont donc "anormalement" plus riches en isotopes rares d'azote et d'oxygène que le Soleil. De telles disparités ne sont pas observées pour les éléments non volatils. Caractériser l'origine de ces enrichissements permettrait de mieux comprendre les phénomènes à l'origine de notre système solaire. L'une des pistes actuellement explorée est la suivante: ces variations résulteraient d'une irradiation intense du gaz résiduel de la nébuleuse par le Soleil jeune, à cette époque beaucoup plus énergétique qu'aujourd'hui. Des réactions photochimiques auraient alors enrichi en isotopes rares les composés résultant de ces réactions, qui auraient été incorporés dans les météorites et les planètes telluriques. Une hypothèse qu'il reste à étudier.

Liaison Carbone-Hydrogène

Il sera désormais plus aisé de défaire la liaison chimique carbone-hydrogène (C-H), la plus fréquente et surtout la plus ardue à casser dans les transformations moléculaires. Ceci grâce aux travaux d'un groupe de recherche de l'Université de Genève (UNIGE). Le laboratoire vient en effet d'élaborer un catalyseur extrêmement sélectif, qui permet une coupe propre entre les éléments carbone et hydrogène. Ce développement est capital pour le domaine de la synthèse organique. Les éditeurs de la revue Angewandte Chemie International Edition ne s'y sont pas trompés, qualifiant cette découverte de "very important paper".

Sous la direction d'E. Peter Kündig, professeur au Département de chimie organique de l'UNIGE, les chercheurs ont opéré cette transformation avec d'excellentes sélectivités, le catalyseur rendant possible la coupe propre et sélective de la liaison C-H. Ce dernier moyen a notamment fait ses preuves dans une synthèse d'indolines, une famille de molécules présentes dans de nombreux agents pharmaceutiques et substances naturelles.

Pour les experts, cette percée, qui constitue une première mondiale, révolutionne littéralement la synthèse asymétrique, celle qui conduit aux substances bioactives. Elle permettra de façonner de manière ultra-sélective de nouvelles molécules complexes à partir de précurseurs bénins sur le plan environnemental.
Lier et délier, afin de recréer

Tout l'art de la chimie de synthèse organique consiste à transformer des molécules simples en des entités plus complexes présentant des propriétés exemplaires. Lorsque les chimistes butent sur une liaison C-H, ils recourent, en vue de la modifier, à des méthodes subtiles et fort coûteuses. Parfois ils sont aussi contraints de renoncer et de chercher une nouvelle manière de procéder. La liaison C-H, omniprésente dans les molécules organiques, est parmi les plus fortes et les moins réactives que l'on puisse trouver. A moins qu'un groupe activant lui soit adjacent, elle refuse obstinément de réagir.

Ce n'est que récemment que certains chimistes se sont attelés au problème, en engageant des liaisons C-H non activées dans des réactions catalysées par des métaux. Gageons que ces aléas appartiennent au passé et que les liaisons C-H seront désormais manipulables au gré de l'imagination des chercheurs.

Photovoltaïque en peinture

Du photovoltaïque en peinture
LE 25 AOÛT 2009 1
Repeindre son toit avec de l’encre capable d’absorber l’énergie solaire et la transformer en électricité est une technique plein d’avenir. Ca fait quelques années qu’on en parle, les texans l’auraient-il réalisé?


A l’Université du Texas à Austin, un groupe de chercheurs propose d’utiliser une encre un peu spéciale pour doter, dans un avenir proche, les toits et les murs de la capacité à transformer la douce chaleur du Soleil en électricité. L’idée parait simple sur le papier. Le concept est en réalité plus complexe et pas encore au point.

Plusieurs couches doivent être apposées sur un panneau (voir photo) pour le transformer en cellule photovoltaïque. L’innovation réside dans la couche qui va réaliser la transformation "énergie solaire -> électricité". L’encre utilisée contient un nano-matériau (10.000 fois plus fin qu’un cheveu) semi-conducteur à base de cuivre, indium, gallium et sélénium. Plus de silicium comme dans les cellules photovoltaïques actuelles. Fondre du silicium, le purifier et le déposer sur des panneaux consomment beaucoup d’énergie ce qui est très couteux. 150 euros le kilo.

Ces nouvelles techniques laissent donc entrevoir des solutions intéressantes à conditions que le coût de fabrication des nano-matériaux reste raisonnable, et que le rendement énergétique soit bon. Aujourd’hui, les taux de conversion restent faibles, en deçà de 5% alors que les cellules photovoltaïques à base de silicium cristallin peuvent atteindre jusqu’à 40% de rendement et en moyenne autour de 15%. Les chercheurs français du CEA travaillent également sur ces techniques, par exemple sur la filière silicium low-cost ou sur celle utilisant des panneaux en plastique.


Remplacer les énergies fossiles par des énergies renouvelables est un premier objectif assez évident quand on a un réacteur nucléaire à disposition dans le ciel. Innover sur les vecteurs et les transformateurs d’énergies renouvelables en énergies utilisables par l’homme comme l’électricité est un second objectif. Il faut en effet minimiser le bilan carbone de la production à l’utilisation de ces nouveaux outils pour ne pas perdre en énergie à la production ce qu’on gagne à l’utilisation. Une nouvelle forme de rendement plus noble

Le Graphène

Le graphène, une feuille de carbone en or
06-10-10

Le prix Nobel de physique 2010 récompense des travaux qui ont permis des recherches sur un matériau aux propriétés étonnantes, le graphène. Il a été isolé en 2004 par Andre Geim et Konstantin Novoselov. Reste à savoir si ce cristal de carbone tiendra ses promesses.

Andre Geim (à gauche) et Konstantin Novoselov ont isolé le graphène en 2004. Cette feuille de l'épaisseur d'un atome est composée d'atomes de carbone disposés en nid d'abeille (hexagones). (Sergeom, Wikimedia Commons)

A 51 et 36 ans respectivement, Andre Geim et Konstantin Novoselov peuvent s’enorgueillir d’avoir déclenché une avalanche de recherches en très de peu de temps sur un matériau connu depuis longtemps mais en théorie seulement. Après leur prouesse publiée en 2004, le graphène est devenu un sujet phare. Et l’objet de nombreuses spéculations quant à ses possibles applications, toujours en développement.

Feuille, ballon et tube
Lorsque l’on écrit avec un crayon à papier, on dépose sur la feuille de très fines couches de graphite. Or le graphène n’est rien d’autre que les couches qui se superposent pour composer le cristal de graphite. Une feuille de l’épaisseur d’un atome sur laquelle les atomes de carbone sont organisés en nid d’abeille. Vous pliez et arrondissez cette feuille pour en faire un ballon et vous obtenez un fullerène. Vous la roulez comme un poster et vous avez des nanotubes de carbone. Ces formes ont été obtenues avant que Geim et Novoselov parviennent à isoler le graphène.

Un millimètre de graphite contient trois millions de feuilles de graphène. Dans leur laboratoire de Manchester, les deux physiciens ont utilisé du ruban adhésif pour enlever de fines couches de graphite jusqu’à ce qu’il ne reste qu’une seule feuille, visible au microscope. «Le génie c’est d’avoir trouvé un moyen très simple d’obtenir du graphène que n’importe qui en laboratoire peut faire à son tour» commente Hélène Bouchiat, du laboratoire de physique des solides (CNRS, Université Paris sud 11).

Electrons en liberté
Pour la première fois, les physiciens pouvaient étudier les propriétés de ce cristal de carbone. Ils n’ont pas été déçus : le graphène s’est révélé fascinant. Sa légèreté, sa résistance, sa transparence en font un matériau exceptionnel, qui plus est conducteur.

L’une des particularités du graphène est de permettre aux électrons de circuler comme s’ils n’avaient pas de masse. Sur la feuille de graphène les électrons circulent en permanence à un million de mètres par seconde ! Cela fait du graphène un accélérateur de particules en miniature pour étudier des phénomènes physiques fondamentaux.

Deux méthodes parallèles
La technique de l’exfoliation ne permet d’obtenir que de très petits échantillons de quelques microns. Une autre méthode a été développée par l’équipe de Claire Berger (Georgia Tech, E-U/ Institut Néel, France), qui consiste à faire croître du graphène à partir de carbure de silicium chauffé à très haute température. «Ils obtiennent de très beaux échantillons», souligne Hélène Bouchiat, mais les propriétés de ce graphène ne sont pas tout à fait les mêmes que celui obtenu avec le scotch. Cette technique rudimentaire a permis de nombreuses expériences en physique fondamentale, notamment en physique quantique. «C’est la prime à la petite idée géniale», résume la physicienne, tout en comprenant que l'équipe de Berger puisse être un peu déçue de ne pas partager le Nobel.

Applications à venir
Du côté des applications, tous les rêves sont permis, ou presque… Ajouter du graphène à des polymères pour les rendre conducteurs, remplacer le silicium par du graphène pour les puces des microprocesseurs et miniaturiser un peu plus les transistors.. Comme le souligne l’Académie des sciences de Suède qui remet le Nobel, ces applications sont encore pour la plupart des spéculations, certaines sont en phase de test. Mais le graphène n’est pas encore entré dans nos vies.

Depuis un peu plus d’un an une autre technique de fabrication du graphène se développe, permettant d’obtenir de grandes feuilles d’environ 1m2. «C’est un domaine encore très artisanal, reconnaît Hélène Bouchiat, mais qui permet de la très jolie physique fondamentale et qui a suscité un très grand nombre de recherches, plus encore que pour les nanotubes de carbone».

Lune et Hélium 3

Lune et Hélium 3, la source d’énergie du futur ?


Dans le film Moon de Duncan Jones, une société minière exploite les ressources en Hélium-3 de la Lune comme source énergétique du futur. Mais d’où vient ce scénario et tient-il la route ? Je vous propose d’en savoir un peu plus sur ce que nos arrière-petits enfants appelleront peut-être l’or lunaire !

L’hélium 3 est un isotope non-radioactif de l’hélium. En chimie, il s’écrit 3He. L’hélium est présent naturellement sous la forme de deux isotopes : 4He, le plus fréquent sur Terre (99%), possède deux neutrons et deux protons, tandis que 3He ne possède qu’un seul neutron et deux protons.

Cet isotope pourrait servir de carburant dans les futures centrales à fusion contrôlée. En présence de deutérium (2H, isotope stable de l’hydrogène présent en abondance dans les océans), 3 grammes d’hélium-3 pourraient réagir pour produire 18.4 MeV d’énergie. Cette réaction nucléaire a le très net avantage d’être propre et non radioactive : les seuls produits d’une telle réaction sont de l’hélium naturel 4He et des protons. Voici pour les plus curieux d’entre-vous un schéma de cette transformation :



Pourquoi aller chercher de l’hélium-3 sur la Lune ? Parce que notre satellite naturel regorge d’hélium-3, alors que la Terre en est très dépourvue. L’hélium-3 naturel nous provient du vent solaire. Mais repoussé par le champ magnétique terrestre, il s’accumule à la surface de la Lune. Son exploitation serait des plus intéressantes, puisque 25 tonnes d’hélium-3 suffiraient à satisfaire la demande énergétique annuelle de l’Union Européenne et des Etats-Unis ! Cependant, la concentration à la surface lunaire reste faible : de l’ordre de 0,01 ppm dans ses roches. Restons tout de même optimistes : il y aurait à peu près un million de tonnes d’hélium-3 à la surface de la Lune.

Reste que les défis technologiques à surmonter, avant que l’exploitation de cette ressource minière et son utilisation dans des centrales à fusion nucléaire deviennent possibles, pourraient refroidir certains entrepreneurs visionnaires. Mais la société d’aérospatiale russe RKK Energiya n’a pas froid aux yeux : sa direction a ainsi annoncé en 2006 que l’hélium-3 lunaire pourrait être une ressource économique potentielle d’ici 2020. Notons également que l’hélium-3 pourrait servir de carburant aux moteurs à fusion de vaisseaux spatiaux : c’est le concept du fameux Projet Daedalus, qui permettrait théoriquement d’atteindre l’étoile de Barnard en 50 ans. Peut-être que les promesses de l’hélium-3 relanceront notre intérêt pour la conquête spatiale !

Antihydrogène

De l’antihydrogène capturée pour la première fois !

 Mercredi, 24 novembre 2010 |  Tags: actualite, physique | Catégorie: Scientifiction |  Guillaume |  8 commentaires
Parmi toutes les sources d’énergie futuristes, l’antimatière s’est taillée une image de vedette dans l’opinion publique. Ce statut de star est certainement lié au film Anges et Démons, dans lequel une bombe d’antihydrogène (l’équivalent de l’hydrogène en antimatière) menace d’exploser sous la Basilique Saint Pierre de Rome.

L’antimatière est connue depuis les prédictions de Paul Dirac, en 1931, et fut mise en évidence pour la première fois en 1955 par la production d’antiprotons (Emilio Segre et Owen Chamberlain, PN de Physique 1959). Les chercheurs du CERN étaient parvenus en 2002 à produire de l’antihydrogène, mais sans jamais pouvoir stocker ces atomes. Comment confiner une entité s’annihilant automatiquement au contact de la matière ? Le problème n’est pas simple à résoudre mais sollicite de nombreux physiciens. Car sa résolution permettrait d’envisager de nouveaux tests de la symétrie CPT (charge / parité / temps), théorie devenue incontournable en physique moderne des particules.

A la fin de l’été dernier, les physiciens du CERN sont enfin parvenus à piéger pour la première fois de l’antihydrogène. Cet exploit remarquable est couronné, comme il se doit, d’une publication dans la prestigieuse revue Nature.

Une fabrication artisanale d’antihydrogène

Avant toute chose, il a fallu fabriquer cet antihydrogène en laboratoire. Dans notre univers, l’hydrogène se compose d’un proton et d’un électron. Retranscrit en antimatière, cela nous donne un antiproton et un positron. Ces deux antiparticules peuvent être produites, il ne reste plus qu’à les mettre en contact pour les fusionner. Les chercheurs ont utilisé dans ce but un appareillage spécialement conçu à cet effet, l’ALPHA (Antihydrogen Laser PHysics Apparatus). Dans un cylindre magnétique, ils ont injecté à une extrémité un nuage d’antiprotons et un nuage équivalent de positrons à l’autre extrémité. Ces antiprotons sont produits et capturés par l’Antiproton Decelerator du CERN, tandis que les positrons proviennent de la désintégration d’éléments radioactifs comme le 22Na. Les deux nuages d’antiparticules sont alors comprimés et mises en contact dans l’ALPHA, afin de synthétiser de l’antihydrogène.


L'appareillage APHA (a) et diagramme du potentiel électrique dans la région-piège du dispositif (b). Crédits : Nature
Le résultat est plutôt encourageant. Entre août et septembre 2010, l’équipe a ainsi détecté un atome d’antihydrogène produit par ALPHA lors de 38 des 225 cycles d’injection d’antiprotons. Compte-tenu de l’efficacité de leur détecteur (~50%), les chercheurs estiment avoir capturé près de 80 atomes d’antihydrogène sur des millions produits.

Comment capturer de l’antimatière ?

Piéger de l’antihydrogène n’est pas chose aisée. Cet atome ne possède pas de charge électrique et les systèmes classiques de piégeage de particules chargées par des lignes de champs magnétiques se révèlent donc inefficaces. Pour résoudre ce problème, les physiciens se sont appuyés sur le minuscule moment magnétique de l’antihydrogène afin de le piéger au cœur d’un champ magnétique dit « miroir ». Le moment magnétique étant très faible, il est donc nécessaire de refroidir l’antimatière à 0,5 Kelvins, une température à peine supérieure au zéro absolu.

Le piègeage magnétique est compris dans l’appareillage ALPHA, qui est également doté d’une cage magnétique repoussant les anti-particules au centre de la trappe. Pour créer un tel champ magnétique, il a fallu concevoir un aimant superconducteur en octupôle, développé en partenariat avec l’Université de Berkeley. L’appareil ALPHA permet donc de produire et de capturer de l’antimatière. Mais ses exploits restent encore modestes ! Pour le moment, les atomes d’antihydrogène sont piégés au moins 172 millisecondes. Juste assez de temps pour confirmer ce résultat. Inutile de préciser que ce procédé ne permettra pas de stocker durablement des masses conséquentes d’antimatière !

Et tout ceci… Pour quoi faire ?

La physique des particules reste encore un domaine récent, dans lequel beaucoup de théories attendent d’être testées expérimentalement. L’antimatière n’échappe pas à ce constat. Les premiers chercheurs s’étant penchés sur la question ne voyaient aucune raison pour laquelle les antiparticules ne suivraient pas les mêmes lois physiques. Mais durant les années 60, la découverte de particules subatomiques n’existant qu’en violation de la symétrie CP vient bousculer ces certitudes. Avec la production et le stockage d’antiparticules, la symétrie CPT va pouvoir être testée de manière inédite. Des antiparticules violent certainement la symétrie CP, mais devraient tout de même respecter de manière cohérente la symétrie CPT. Si ce n’était pas le cas, il faudrait alors retravailler les modèles théoriques en conséquence. De plus, si une antiparticule se comporte de manière inversée dans la symétrie CPT, il y a quelque chose de conceptuellement excitant à l’idée qu’elle puisse alors « remonter le temps » T ! Ces travaux représentent l’objectif majeur de l’expérience ALPHA du CERN.

L’antimatière fait également rêver les chercheurs et amateurs de science-fiction, en raison de ses réactions d’annihilation avec la matière hautement énergétiques. La question technique du stockage de l’antimatière est encore loin d’être résolue, mais ces découvertes fondamentales permettent d’approcher un peu plus ce rêve. Et qui sait ? Un jour prochain, l’homme utilisera peut-être l’antimatière comme source d’énergie. Pour le meilleur comme pour le pire.