La Terre – on le sait depuis le début du XXe siècle – est soumise en permanence au bombardement d’un flux d’astroparticules: les rayons cosmiques, provenant notamment des explosions d’étoiles. Parmi ceux-ci peuvent se glisser des antiparticules. «Mais celles-ci sont dues à des processus secondaires, qui ont lieu lors de collisions dans des nuages de gaz interstellaire ou lors de l’arrivée des rayons cosmiques dans l’atmosphère, lorsqu’ils percutent les molécules d’air», explique Martin Pohl, physicien à l’Université de Genève.

Ce ne sont pas ces antiparticules que vont chasser les scientifiques, mais celles – des noyaux d’anti-atomes – qui viendraient du fond des âges, et auraient comme source des anti-étoiles ou des amas de matière «sombre», à la nature encore inconnue. «En 1998, avec le prototype AMS (pour Alpha Magnetic Spectrometer), nous avons pu montrer qu’il devrait au mieux exister moins d’un anti-noyau pour un million de noyaux atomiques voyageant dans l’espace», précise le physicien.

Pour dix ans de science

Pour pister ces antiparticules, les scientifiques tirent profit d’une astuce des lois de l’électromagnétisme: vu que ces corpuscules possèdent une charge (négative ou positive), leur trajectoire est courbée lorsqu’ils passent près d’un champ magnétique. C’est pour cette raison que l’expérience contient un gros aimant: toutes les particules qui traversent le détecteur en le frôlant sont déviées. Et leur passage laisse des traces dans le «tracker» interne, constitué de centaines de plaques de silicium construites à l’Université de Genève (voir l’image ci-contre), en collaboration avec un groupe de l’Ecole ­polytechnique fédérale de Zurich. «Sans ce dispositif, rien ne fonctionnerait. C’est dire si la Suisse a joué un grand rôle dans cette aventure», glisse fièrement Martin Pohl. Lire subtilement ces traces, qui varient en fonction de la charge, de la masse et de l’énergie des particules, permet enfin aux physiciens de déterminer leur identité.

L’idée originelle était d’insérer dans AMS-02 un aimant supraconducteur. «Mais l’entreprise a dû être abandonnée pour des raisons de complexité. Nous avons donc dû utiliser l’aimant normal d’AMS, explique le physicien genevois. En fait, cela ne nous dérange pas trop, car au lieu de durer trois ans seulement (en raison des réserves limitées d’hélium liquide servant à refroidir l’aimant supraconducteur), AMS-02 pourra fonctionner durer dix ans au moins.»

Expérience définitive

Certes, l’instrument perdra un peu de sa sensibilité. «Mais, grâce à une reconfiguration, nous avons pu maintenir la résolution prévue initialement.» L’instrument sera ainsi à même de discriminer un événement intéressant sur plusieurs milliards! «S’il existe des anti-noyaux, on va forcément les voir», souligne Martin Pohl. Encore faudra-t-il chercher pertinemment, lorsque l’on sait qu’environ 10 000 particules cosmiques de toutes sortes traverseront le détecteur chaque minute. Depuis le ciel, AMS-02 enverra en continu ses données (au rythme de 7 gigabytes par seconde) vers le centre de contrôle basé au CERN, à Meyrin. Autrement dit, les scientifiques se sont vraiment donné les moyens d’arriver à leurs fins. «AMS-02 vise à devenir une expérience définitive dans son domaine, c’est-à-dire que la qualité de la mesure et la quantité de données engrangées seront telles qu’il ne sera vraisemblablement ni utile ni possible de tenter de les améliorer», expliquent dans la revue La Recherche les deux physiciens Aurélien Barrau et Laurent Derome, au Laboratoire de cosmologie, respectivement à l’Université Joseph-Fourier, de Grenoble. Avant d’en arriver là, Martin Pohl a encore un souci: «Cela fait quize ans que je travaille sur le projet. J’espère donc que tout se passera bien au décollage vendredi!»