L'expérience AMS: à la recherche de l'anti-matière perdue

Publié par Michel le 25/09/2007 à 00:00
Source: CERN
Illustration: © CERN, Collaboration AMS et NASA
Où est passée l'antimatière primordiale ? Ce refrain reste l'une des grandes questions ouvertes de la physique. Au CERN, les physiciens ont créé des grandes quantités d'anti-atomes et utilisent les antiparticules dans leurs accélérateurs depuis longtemps. Mais dans l'Univers (L'Univers est l'ensemble de tout ce qui existe et les lois qui le régissent.) quasiment rien, aucune source d'antimatière (L'antimatière est l'ensemble des antiparticules des particules composant la matière classique — celle dont est faite la Terre. Le préfixe « anti- » signifie que...) n'a été trouvée !

Les physiciens cherchent à trouver soit une explication à la disparition de l'antimatière, soit une preuve de son existence dans quelque recoin de l'Univers. AMS (Anti Matter Spectrometer) ira là où aucune autre expérience sur l'antimatière n'est jamais allée, sur la Station spatiale internationale (La Station spatiale internationale (en anglais International Space Station ou ISS) est un habitat placé en orbite terrestre basse, occupé en permanence par un équipage international qui se...) (ISS). Une quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une...) appréciable d'antimatière détectée sur la Station spatiale (Une station spatiale, dans le domaine de l'astronautique, est une installation spatiale en orbite ou déposée sur un astre, ne disposant pas de moyens de propulsion autonomes ou ne disposant...) serait une preuve irréfutable qu'une source d'antimatière serait encore active dans le cosmos. En effet, les antiparticules légères que l'on détecte sur Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus massive...) ou dans l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) sont quasi certainement issues d'interactions. Outre l'antimatière primordiale, AMS recherchera la matière noire (En astrophysique, la matière noire (ou matière sombre), traduction de l’anglais dark matter, désigne la matière apparemment indétectable, invoquée pour rendre compte d’effets inattendus,...) par la détection des produits d'annihilation des hypothétiques particules supersymétriques. L'expérience analysera également la composition des rayons cosmiques galactiques et extragalactiques.


Le trajectographe d'AMS dans la salle propre avec ses plans de capteurs en silicium (Le silicium est un élément chimique de la famille des cristallogènes, de symbole Si et de numéro atomique 14.)
et ses modules d'électronique associés

Pour scruter de près l'Univers et le faire avec une précision jamais atteinte auparavant, AMS s'est doté d'un trajectographe formé d'environ 6 mètres carrés de capteurs en silicium, ce qui correspond à environ 196000 canaux électroniques. En raison des exigences de qualité demandées par la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du programme spatial...), seuls 2500 capteurs sur environ 4000 produits ont pu être utilisés. Toujours pour être conforme aux conditions imposées par le voyage (Un voyage est un déplacement effectué vers un point plus ou moins éloigné dans un but personnel (tourisme) ou professionnel (affaires). Le voyage s'est...) et le séjour dans l'espace, la colle (Une colle ou la glu est un produit de nature liquide ou gélatineuse servant à lier des pièces entre elles. Ces pièces peuvent être de même nature ou de différents matériaux.) utilisée dans la construction du trajectographe a dû être dégazée. Le trajectographe a été terminé cette année (Une année est une unité de temps exprimant la durée entre deux occurrences d'un évènement lié à la révolution de la Terre autour du Soleil.) et il s'apprête à déménager de l'Université de Genève (L'université de Genève (UNIGE) est l'université publique du canton de Genève en Suisse. Fondée en 1559 par Jean Calvin, sous le nom...) au CERN à la fin du mois (Le mois (Du lat. mensis «mois», et anciennement au plur. «menstrues») est une période de temps arbitraire.) de septembre. Il sera entouré par un puissant aimant (Un aimant est un objet fabriqué dans un matériau magnétique dur, c’est-à-dire dont le champ rémanent et l'excitation coercitive sont grands (voir ci-dessous). Cela lui donne des propriétés particulières comme...) cryogénique et d'autres détecteurs de précision. L'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude...) du détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement...) pèse plus de sept tonnes.

AMS est le fruit (En botanique, le fruit est l'organe végétal protégeant la graine. Caractéristique des Angiospermes, il succède à la fleur par transformation du pistil. La paroi de...) d'une collaboration européenne, américaine, chinoise et taiwanaise. Au CERN elle a le statut d'expérience reconnue. Plusieurs tests sur différentes parties du détecteur ont été menés au CERN sur des faisceaux du SPS. L'assemblage final ainsi que les derniers tests seront effectués à Prévessin et le CERN sera l'un des centres de collecte de données (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.). AMS restera sur la station spatiale pendant plusieurs années et enverra des informations tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le long de son séjour dans l'espace.


L'aimant supracoducteur d'AMS qui entourera le trajectographe

"Construire un détecteur de particules (Un détecteur de particules est un appareil de physique des particules qui permet de détecter le passage d'une particule, et, généralement, d'en déduire sa masse et sa charge électrique.) destiné à rester dans l'espace plusieurs années est un grand défi technologique", explique Martin Pohl, chef du projet (Un projet est un engagement irréversible de résultat incertain, non reproductible a priori à l’identique, nécessitant le concours et l’intégration d’une grande diversité de...) à l'Université (Une université est un établissement d'enseignement supérieur dont l'objectif est la production du savoir (recherche), sa conservation et sa transmission...) de Genève. "Les physiciens qui participent à AMS viennent, pour la plupart, de la physique des particules (La physique des particules est la branche de la physique qui étudie les constituants élémentaires de la matière et les rayonnements, ainsi que leurs interactions. On...) sur accélérateur. Mais un appareillage qui doit supporter 10 g d'accélération (L'accélération désigne couramment une augmentation de la vitesse ; en physique, plus précisément en cinématique, l'accélération est une grandeur...) en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :) de décollage (Le décollage est la phase transitoire pendant laquelle un aéronef passe de l'état statique - au sol - vers le vol.) dans la navette spatiale (Une navette spatiale, dans le domaine de l’astronautique, est un véhicule aérospatial réutilisable conçu pour assurer la desserte des stations spatiales en orbite basse mais pouvant aussi assurer...) et qui n'a le droit qu'à 2 kW d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) requiert forcément des solutions inédites. C'est le défi d'AMS".

L'expérience doit être prête sur la base spatiale Kennedy de Cap Canaveral (Cap Canaveral est une base de lancement américaine située en Floride (28°27′ de latitude Nord et 80°32′ de longitude Ouest) créée en 1959. C'est une zone militaire. Le nom administratif est John F. Kennedy Space Center.) (Floride) au plus tard à la fin 2008.


La Station spatiale internationale le 19 juin dernier.
Le détecteur AMS sera positionné sur l'un des bras de la station,
comme indiqué par la flèche

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