Un seul grain d'antimatière, plus petit qu'un atome, a été maintenu dans un piège pendant plusieurs mois sans toucher ses parois.
Il s'agit d'un positron, une particule presque identique à l'électron. La différence est sa charge électrique : elle est positive, alors que celle de l'électron est négative. Le positron est une particule d'antimatière, dont la charge est opposée à celle de la matière ordinaire.
Quelle différence entre matière et antimatière ?
Le problème, c'est qu'un positron ne peut pas être conservé dans une boîte classique. Au contact d'un électron, les deux particules disparaissent en libérant de l'énergie. Pour l'étudier, il faut donc l'empêcher de toucher la matière autour de lui.
Des physiciens de l'université Northwestern, aux États-Unis, ont trouvé un moyen de le faire. Ils ont produit des positrons à partir d'une substance radioactive, puis en ont ralenti un avant de le placer dans un espace presque vide d'air. Des champs électriques et magnétiques le maintiennent en suspension, sans contact avec les parois.
Le dispositif est aussi extrêmement froid : sa température est proche de −273 °C, le zéro absolu. Dans ces conditions, le positron possède très peu d'énergie. Il peut rester dans son piège durant des mois, suffisamment longtemps pour être examiné avec précision.
Les chercheurs ont ensuite réussi à contrôler son énergie. En lui envoyant des micro-ondes soigneusement réglées, ils l'ont fait passer d'un état à un autre et ont détecté ces changements. Ce comportement suit les règles de la physique quantique, qui décrit les particules les plus petites.
Pourquoi tant d'efforts pour une seule particule ? Les physiciens veulent comparer l'électron et le positron aussi précisément que possible. Selon les théories actuelles, certaines de leurs propriétés, comme l'intensité de leur comportement magnétique, doivent correspondre parfaitement... ou presque, une fois leurs charges opposées prises en compte.
Une telle comparaison pourrait aider à comprendre pourquoi notre Univers contient surtout de la matière, alors que les modèles de ses débuts prévoient la création de matière et d'antimatière en quantités comparables. Mais les mesures décisives n'ont pas encore été réalisées : l'équipe vient surtout de montrer qu'elle possède désormais l'outillage nécessaire.
Aucune différence inattendue entre l'électron et son antiparticule n'a donc été découverte à ce stade. La réussite est d'avoir gardé un positron isolé, très froid et suffisamment bien contrôlé pour préparer des expériences qui étaient jusque-là hors de portée.