Pour la première fois, des scientifiques de l'Université technique de Munich (TUM) et de l'Institut Max Planck de physique des plasmas (IPP) ont réussi à guider sans perte des positons, les antiparticules d'électrons, dans un piège à champ magnétique. Il s'agit d'une étape importante vers la création d'un plasma matière-antimatière d'électrons et de positons comme les plasmas que l'on pense se produire près des étoiles à neutrons et des trous noirs. Dans une interview, Le Dr Eve Stenson présente ses travaux de recherche.

Pourquoi voulez-vous attirer les positrons dans un piège ?

Pouvoir capturer et confiner des positons est fondamental pour étudier ce que l'on appelle le plasma à paire électron-positon. De tels plasmas sont d'un grand intérêt tant pour l'étude de questions fondamentales en physique des plasmas qu'en astrophysique.

Qu'y a-t-il de si difficile à attraper des positrons ?

Les positons sont les antiparticules des électrons, ils ont les mêmes propriétés sauf qu'ils sont chargés positivement au lieu de négativement. Lorsqu'un positon heurte un électron, les deux s'annihilent instantanément dans un éclair de lumière. Et comme il y a des électrons en abondance partout sur Terre, il est extrêmement difficile de stocker les positrons de manière à ce qu'ils survivent au moins un certain temps.

Heureusement, nous avons la source de positons la plus puissante au monde, NEPOMUC (source de positons induits par neutrons Munich), ici à Garching, au nord de Munich, à la Recherche-Neutronssource Heinz Maier-Leibnitz (FRM II). Il peut produire 900 millions de positons par seconde.

Les physiciens du plasma simulent ce plasma électron-positon depuis 40 ans. Vous avez maintenant franchi une étape décisive vers la réalisation pratique. Comment as-tu fais ça?

Il est en fait très difficile de guider des particules chargées telles que les positons positifs dans un piège magnétique. Les mêmes règles de physique qui confinent les particules à l'intérieur de ce piège empêchent malheureusement aussi d'entrer les particules qui sont censées entrer.

Notre piège a un champ magnétique très similaire à celui de la Terre ou d'autres corps célestes. Nous avons eu l'idée d'appliquer brièvement une tension électrique sur le bord du piège pour guider les positons à travers les "barres" magnétiques. Lorsque nous coupons à nouveau la tension, les positons restent piégés dans la cage. ça a si bien marché, même nous avons été surpris.

Depuis combien de temps avez-vous pu confiner les positrons ?

... pendant un peu plus d'une seconde. Aucun groupe au monde n'a encore réussi à le faire avec de l'antimatière dans ce type de piège.

Quels sont les avantages des résultats pour la physique des plasmas ou d'autres domaines ?

L'objectif du groupe APEX (A Positron-Electron Experiment) de l'Institut Max Planck de physique des plasmas est de produire un plasma matière-antimatière d'électrons et de positons et de confiner ce plasma dans une cage magnétique. Le premier pas, cependant, est de pouvoir produire et stocker suffisamment de positons. L'étape suivante consiste à créer et à examiner de tels plasmas.

L'astrophysique suppose que de tels plasmas exotiques se produisent à proximité des étoiles à neutrons et des trous noirs. En physique des plasmas terrestres, la symétrie des masses des positons et des électrons devrait conduire à de nouvelles découvertes sur les ondes et la turbulence dans les plasmas, découvertes qui pourraient nous aider à utiliser la fusion nucléaire pour la production d'électricité à l'avenir.