Le CERN (Laboratoire européen pour la physique des particules) démarre cette semaine une expérience qui tranchera avec ses habitudes. Une fois n'est pas coutume, au lieu d'accélérer des particules, les scientifiques s'apprêtent à utiliser leurs machines imposantes pour freiner des antiparticules. Leur but? Fabriquer des atomes d'antihydrogène (un positron, c'est-à-dire un antiélectron, tournant autour d'un antiproton) et d'en étudier en détail les caractéristiques physiques. Les chercheurs tiennent à comparer ces dernières avec celles des atomes ordinaires d'hydrogène. La moindre des différences les comblerait puisque cela fournirait une explication à la préférence que semble afficher la nature pour la matière au détriment de l'antimatière.

En effet, toutes les études de la physique des hautes énergies montrent que les particules et les antiparticules sont créées en quantités égales. Au moment du big bang, il devait donc y en avoir autant des unes que des autres. Et comme matière et antimatière s'annihilent purement et simplement lorsqu'elles se rencontrent, l'espace devrait être maintenant parfaitement vide. Ou alors, au cas où les deux espèces de particules ont pu se séparer à temps, il devrait exister quelque part autant d'antiétoiles et d'antigalaxies qu'il existe d'étoiles et de galaxies de par chez nous. Pourtant, l'univers n'est manifestement pas vide et aussi loin que porte le regard des télescopes les plus puissants, tout semble fait de matière. Que s'est-il donc passé avec l'autre moitié de l'univers?

Les physiciens suspectent que les particules et leurs antiparticules correspondantes, mis à part le signe de leur charge électrique, ne sont pas parfaitement identiques (lire ci – dessous). Un léger déséquilibre, une légère dissymétrie, qui fournirait un indice aux chercheurs pour l'explication de la disparition de l'antimatière. La particule appelée kaon neutre, par exemple, ne se comporte pas exactement comme sa contrepartie en antimatière. Mais cette unique observation est encore insuffisante.

Les chercheurs du CERN s'apprêtent donc à mener une enquête approfondie dans l'intimité de l'antimatière. Ils vont notamment mesurer, à l'aide d'un laser, le spectre (sorte d'empreinte digitale) des atomes d'antihydrogène et le comparer à celui des atomes ordinaires (expériences ATHENA et ATRAP). La précision sera extrême, jusqu'à 15 chiffres après la virgule, mais probablement pas suffisante pour mesurer une éventuelle différence. «Mais une surprise n'est jamais exclue», précise Rolf Landua, responsable de l'expérience ATHENA. Et dans ce cas, ce sont des bouchons de champagne qui risquent de fuser dans les salles de contrôle.

Une autre expérience, baptisée ASACUSA, essayera d'intégrer des antiprotons (chargés négativement comme les électrons) dans des atomes d'hélium ordinaires. Cela créera des atomes exotiques dont les propriétés seront étudiées.

Toutes ces manipulations impliquent que les antiatomes soient confinés dans un petit espace assez longtemps pour permettre leur étude. Les antiprotons, obtenus lors de collisions à haute énergie, sont d'abord freinés par un «Antiproton Decelerator» (AD), un anneau de 188 mètres de circonférence. Cette semaine, ces antiprotons ont commencé à être capturés dans un piège électromagnétique pour éviter qu'ils ne touchent les parois et qu'ils ne s'annihilent avec les atomes de matière. Par la suite, ils seront mélangés «tranquillement» avec des positrons, dont la production ne pose pas de problèmes majeurs, afin de fabriquer des atomes d'antihydrogène. Selon Rolf Landua, les mesures commenceront probablement au mois d'octobre ou de novembre.